一种非单一入射角度不等强度激光冲击加工方法技术

本发明专利技术公开了一种非单一入射角度不等强度激光冲击加工方法，属于激光冲击技术领域，实现复杂结构金属零件的分区域不等强度强化处理，有效降低加工成本，提高强化效率，并使构件内部残余压应力实现变截面一致性分布，包括以下步骤：根据厚度，将待加工构件划分为厚度大于等于设定值的区域和厚度小于设定值的区域；根据每个区域的目标加工效果，确定每个区域的激光加工参数；通过待加工构件与激光入射方向的空间位置调整，实现待加工构件相异加工区域的不等强度加工。

【技术实现步骤摘要】
一种非单一入射角度不等强度激光冲击加工方法
本专利技术属于激光冲击
，具体涉及一种非单一入射角度不等强度激光冲击加工方法。
技术介绍
这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。激光冲击技术特别适合对小孔、倒角、焊缝和沟槽等部位进行强化。而复杂型面结构的零部件往往在不同区域具有不同的形状特征或失效形式，这就要求不同区域需对应不同的激光冲击加工强度，以使材料获得整体综合性能的提高。以航空发动机叶片为例，其叶身不同区域具有不同的厚度分布，为典型的变截面厚度曲面构件。在对航空发动机叶片等构件进行激光冲击处理时，要求叶身中部区域与叶缘区域接受不同强度的激光冲击压力，否则极易造成叶片整体性能分布的不均匀以及叶缘部位的宏观变形。专利技术人发现，如图3所示，以往对形状复杂零件进行分区域不等强度的激光冲击强化处理时，一般通过调节激光脉冲参数来实现不同区域的不同加工强度。激光脉冲光束4垂直照射于待加工构件3，专利技术人认为，激光脉冲参数的调节对激光冲击设备性能要求较高，且不同脉冲参数在不同区域的编程设定工序复杂，严重影响了不等强度激光冲击强化加工的实用性与操作效率。
技术实现思路
针对复杂结构零件对不等强度激光冲击强化加工的强烈需求以及以往不等强度强化加工工艺较低的可行性，本专利技术提出一种基于变辐照面积的非固定角度入射的不等强度激光冲击强化方法，实现复杂结构金属零件的分区域不等强度强化处理，有效降低加工成本，提高强化效率，并使构件内部残余压应力实现变截面一致性分布。<br>为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：本专利技术的技术方案提供了一种非单一入射角度不等强度激光冲击加工方法，包括以下步骤：根据厚度，将待加工构件划分为厚度大于等于设定值的区域和厚度小于设定值的区域；根据每个区域的目标加工效果，确定每个区域的激光加工参数；通过待加工构件与激光入射方向的空间位置调整，实现待加工构件相异加工区域的不等强度加工。本专利技术的物理依据是激光冲击处理过程中斜入射激光光束相对垂直入射激光光束对脉冲激光冲击波实际作用强度的削弱影响。激光入射角度决定了脉冲激光在靶材表面的辐照面积，而辐照面积的变化直接导致靶材表面接受的实际激光功率密度的变化，激光功率密度则决定脉冲激光作用压力。因此，不同入射角度的激光冲击处理可导致不同的激光冲击强化效果。激光斜入射角度越高，脉冲激光在待加工表面的辐照面积越大，同时待加工构件获得的实际激光功率密度也越小，最终导致相对降低的激光冲击加工强度。上述本专利技术的技术方案的有益效果如下：1)本专利技术所述方法基于不同激光入射角度导致的不同脉冲激光表面加工效果，提出针对待加工构件不等强度脉冲激光冲击的变入射角度加工，在加工航空发动机叶片等具有变截面厚度形状特征的复杂构件时，针对不同厚度部位设定不同的激光冲击加工强度，能够实现保持均匀和协调的表面加工效果。2)本专利技术中，对于激光在加工过程中倾斜角的判定，使用线性插值的方法，充分考虑了激光入射倾角对待加工构件的加工强度，同时便于操作。3)本专利技术中，能够实现复杂结构金属零件的分区域不等强度强化处理，有效降低加工成本，提高强化效率，并使构件内部残余压应力实现变截面一致性分布。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术根据一个或多个实施方式的具有不同区域不同厚度分布的变截面特征典型构件，图2是本专利技术根据一个或多个实施方式的航空发动机叶片构件的形状特征示意图，图3是现有技术中对变截面厚度构件进行激光冲击处理的方式示意图，图4是本专利技术根据一个或多个实施方式的变斜入射角度的不等强度激光冲击加工方法的光斑示意图，图5是本专利技术根据一个或多个实施方式的变斜入射角度的不等强度激光冲击加工方法的示意图，图6是本专利技术根据一个或多个实施方式的不同截面厚度区域采用变化斜入射角度激光光束的脉冲激光表面强化效果示意图，图7是现有技术中不同截面厚度区域均采用垂直入射激光光束的脉冲激光表面强化效果。图中：1、叶片边缘部位，2、叶片中间部位，3、具有变截面特征的构件，4、脉冲激光光束，7、薄壁部位斜入射激光的辐照区域，8、相对较厚截面部位的斜入射激光的辐照区域，9、薄壁区域的残余应力场分布以及发生的宏观变形，10、厚壁区域的残余应力场分布，11、薄壁区域的残余应力场分布；12、厚壁区域的残余应力场分布。为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本专利技术另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；为了方便叙述，本专利技术中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。术语解释部分：本专利技术中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术的具体含义。针对复杂结构零件对不等强度激光冲击强化加工的强烈需求以及以往不等强度强化加工工艺较低的可行性，本专利技术提出一种基于变辐照面积的非固定角度入射的不等强度激光冲击强化方法，实现复杂结构金属零件的分区域不等强度强化处理，有效降低加工成本，提高强化效率，并使构件内部残余压应力实现变截面一致性分布。实施例1本专利技术的一种典型实施方式中，本实施例公开了一种非单一入射角度不等强度激光冲击加工方法，包括以下步骤：根据厚度，将待加工构件划分为厚度大于等于设定值的区域和厚度小于设定值的区域；根据每个区域的目标加工效果，确定每个区域的激光加工参数；通过待加工构件与激光入射方向的空间位置调整，实现待加工构件相异加工区域的不等强度加工。具体的，在本实施例中，可以分为以下几个具体步骤：(1)确定待加工构件对激光冲击的不敏感区域。本步骤所述激光冲击的不敏感区域是指：所述区域在激光冲击过程中无激光冲击波的穿透现象发生且所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非单一入射角度不等强度激光冲击加工方法，其特征在于，包括以下步骤：根据厚度，将待加工构件划分为厚度大于等于设定值的区域和厚度小于设定值的区域；/n根据每个区域的目标加工效果，确定每个区域的激光加工参数；/n通过待加工构件与激光入射方向的空间位置调整，实现待加工构件相异加工区域的不等强度加工。/n

【技术特征摘要】
1.一种非单一入射角度不等强度激光冲击加工方法，其特征在于，包括以下步骤：根据厚度，将待加工构件划分为厚度大于等于设定值的区域和厚度小于设定值的区域；
根据每个区域的目标加工效果，确定每个区域的激光加工参数；
通过待加工构件与激光入射方向的空间位置调整，实现待加工构件相异加工区域的不等强度加工。


2.如权利要求1所述的非单一入射角度不等强度激光冲击加工方法，其特征在于，确定每个区域的激光加工参数时，对于厚度大于等于设定值的区域，设定激光冲击不敏感区域的目标强化效果以及实现该效果所需的脉冲激光的脉冲参数。


3.如权利要求1所述的非单一入射角度不等强度激光冲击加工方法，其特征在于，确定每个区域的激光加工参数时，对于厚度最小区域，确定具有变截面的待加工构件厚度最小区域的目标强化效果，以及根据目标强化效果确定所需的脉冲激光的斜入射角度α。


4.如权利要求3所述的非单一入射角度不等强度激光冲击加工方法，其特征在于，以厚度最小区域的激光斜射角度α和厚度最大区域的激光入射角度γ为定义域，使用线性插值方法在定义域中确定待加工构件每个位置的斜入射角度。


5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢国鑫，宋梓嘉，刘欢，季忠，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37