一种阳极靶盘高经济性激光冲击强化方法技术

本发明专利技术公开一种阳极靶盘高经济性激光冲击强化方法，属于阳极靶盘表面处理技术领域,包括以下过程：将待强化的阳极靶盘装夹于激光冲击强化处理设备上，阳极靶盘的盘面层与激光冲击强化设备的激光头相对；通过激光冲击强化处理设备发射脉冲激光束；通过脉冲激光束冲击目标覆盖区域，所述目标覆盖区域由所述盘面层的环形侧面，以及所述盘面层的端面中位于环形轰击区的外边缘与外环边沿之间的区域组成；本发明专利技术同时考虑残余应力洞在高温下的释放行为而不在环形的轰击区域上进行强化，具有最佳的冲击强度以及最经济的成本优势。冲击强度以及最经济的成本优势。冲击强度以及最经济的成本优势。

【技术实现步骤摘要】
一种阳极靶盘高经济性激光冲击强化方法


[0001]本专利技术涉及一种阳极靶盘高经济性激光冲击强化方法，属于阳极靶盘表面处理


技术介绍

[0002]阳极靶盘是球管的核心器件，其直接承载电子束的轰击，因此阳极靶盘的抗高温疲劳性能直接决定球管的使用寿命。激光冲击强化作为新兴的表面处理工艺，其利用高能激光束加载金属表面，并通过诱导等离子体爆炸产生冲击波的力学效应使得金属表层产生垂直于材料表面的压应力。残余压应力会降低交变载荷中的拉应力水平，使平均应力水平下降并可以有效抑制裂纹的萌生和衍化，从而有效提高金属零部件的强度、硬度、耐磨性和耐应力腐蚀等性能。目前学界已尝试将激光冲击强化方法应用至阳极靶盘上，以期提高阳极靶盘的抗疲劳性能。但目前的强化方法，对阳极靶盘的强化效果的不尽如人意。
[0003]基于这种认识，工业界提出激光冲击强化的路径设置需要以阳极靶盘的边沿处作为端点的设计方案，如上海联影在201911369715.3的专利申请中所记载的方案，包括：将待强化的阳极靶盘装夹于激光冲击强化处理设备上；通过激光冲击强化处理设备发射脉冲激光束；脉冲激光束沿预设路径扫描阳极靶盘的表面；其中，预设路径的一个端点为阳极靶盘的中心，预设路径的另一个端点位于阳极靶盘的边沿，且预设路径两个端点之间连线的方向为阳极靶盘的径向。
[0004]将应激振动纳入电子束的轰击作用过程，从而考虑激光冲击强化的工艺设计是有进步的。但是目前该方案相对于早期强化方案因为考虑了阳极靶盘的旋转工作环境以及电子束的轰击机理而具有明显的强化性能优势，但仍没有达到最佳的强化效果以及最经济的成本控制。
[0005]通过进行了大量的理论研究与实验，发现导致目前阳极靶盘的冲击效果以及经济性不佳的原因有二：第一是因为目前的分析模型，忽略了阳极靶盘在盘面层的具体形状，其将常采用化学气象层积法而制备的盘面层的“冖”字形的形状，认知为采用机加工成型的“一”字形进行应激振动的模型分析，也就是将盘面层的侧面忽略，只考虑了盘面层的端面，而将应激振动的分析对象从碟形简化为板体进行分析。这种简化虽然降低了分析难度，但也放大了实物和理论之间的差距，导致了强化效果上的不足。换言之，以平板状的盘面层作为分析对象而得出的强化方法，并不适用于以气象层积法制备得到的碟形盘面层。
[0006]第二，目前的冲击方法将阳极靶盘工作的“高温”理解为常规机械零件服役的“高温”，如常规服役工况下的轴承所处的几百摄氏度的温度。而其实，以钨靶为例，其环形轰击区作为整个靶盘温度最高的部位，服役温度甚至可以达到2300摄氏度。此高的温度势必会对阳极靶盘的强化机理形成改变。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种阳极靶盘高经济性激光冲击强化方法，该技术方案考虑残余应力洞在高温下的释放行为而且不在环形轰击区上进行强化，具有最佳的冲击强度以及最经济的成本优势。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种阳极靶盘高经济性激光冲击强化方法，所述阳极靶盘包括盘体、固定连接于所述盘体上方的盘面层以及位于盘体下方的基体层；所述盘面层包括端面及设置在端面外侧位置的环形侧面；所述端面与环形侧面之间形成有外环边沿；所述端面上具有承载电子束轰击并产生X射线的环形轰击区；基于上述阳极靶盘的激光冲击强化方法包含以下步骤：步骤S1: 将待强化的阳极靶盘装夹于激光冲击强化处理设备上，阳极靶盘的盘面层与激光冲击强化设备的激光头相对;步骤S2: 通过激光冲击强化处理设备发射脉冲激光束；步骤S3：通过脉冲激光束冲击目标覆盖区域，所述目标覆盖区域由所述盘面层的环形侧面，以及所述盘面层的端面中位于环形轰击区的外边缘与外环边沿之间的区域组成。
[0009]进一步的，所述步骤S3具体为：S31:通过脉冲激光束先冲击盘面层的外环边沿；S32:沿着远离盘面层中心的方向逐点冲击盘面层的环形侧面；S33:沿着指向盘面层中心的方向返回并逐点冲击盘面层的环形侧面；S34:沿着指向盘面层中心的方向依次冲击盘面层的端面中位于环形轰击区的外边缘与外环边沿之间的区域。
[0010]进一步的，在所述步骤S32中，将沿着远离盘面层中心的方向冲击盘面层环形侧面的激光冲击路径定义为第一路径；在所述步骤S33将指向盘面层中心的方向返回并逐点冲击盘面层的环形侧面的激光冲击路径定义为第二路径；在步骤S34中，将沿着指向盘面层中心的方向依次冲击盘面层的端面中位于环形轰击区的外边缘与外环边沿之间的区域的激光冲击路径，定义为第三路径；在第一路径上，脉冲激光束所形成的各个第一激光冲击光斑的位置相互间隔；在第二路径上，脉冲激光束所形成的各个第二激光冲击光斑的位置相互间隔，且每个第二激光冲击光斑的位置均位于两个第一激光冲击光斑之间；在第三路径上，脉冲激光束所形成的各个第三激光冲击光斑相互间隔分。
[0011]进一步的，在所述步骤S32中，将沿着远离盘面层中心的方向冲击盘面层侧面的激光冲击路径定义为第一路径；在所述步骤S33中，将指向盘面层中心的方向返回并逐点冲击盘面层侧面的激光冲击路径定义为第二路径；在步骤S34中，沿着指向盘面层中心的方向依次冲击盘面层的端面（11）中位于环形轰击区的外边缘与外环边沿之间的区域的激光冲击路径，定义为第三路径；在第一路径上，脉冲激光束所形成的各个第一激光冲击光斑的位置相互间隔；在第二路径上，脉冲激光束所形成的各个第二激光冲击光斑的位置相互间隔，每个第二激光冲击光斑均搭接于相邻的两个第一激光冲击光斑；在第三路径上，脉冲激光束所形成的各个第三激光冲击光斑相互搭接分布。
[0012]进一步的，所述步骤S31中，脉冲激光束通过倾斜冲击的方式冲击盘面层的外环边沿。
[0013]进一步的，所述外环边沿上设置有柔性约束层。
[0014]进一步的，所述柔性约束层为水或者无机盐熔液。
[0015]进一步的，所述柔性约束层为饱和无机盐熔液。
[0016]进一步的，所述阳极靶盘为钨靶。
[0017]本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：（1）本专利技术提出的一种阳极靶盘高经济性激光冲击强化方法，基于盘面层实际的蝶形形状进行冲击动力学应激振动的模型分析，同时克服常见阳极靶盘激光冲击方案中忽略的高温释放行为，创造性的提出不针对环形的轰击区进行激光强化，而需要在盘面层的环形侧面进行激光冲击强化的方案，考虑了残余应力洞在高温下的释放行为，而且不在环形轰击区上进行强化，具有最佳的冲击强度以及最经济的成本优势。
[0018]（2）本专利技术所采用的阳极靶盘表面处理用激光冲击强化方法，针对盘面层呈蝶形的阳极靶盘，通过脉冲激光束先冲击盘面层的外环边沿，再沿着远离盘面层中心的方向逐点冲击盘面层的环形侧面，再沿着指向盘面层中心的方向返回并逐点冲击盘面层的环形侧面，再沿着指向盘面层中心的方向依次冲击盘面层的端面中位于环形轰击区的外边缘与外环边沿之间的区域，激光冲击的强化效果更佳。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的实施例中阳极靶盘的结构示意图；图2为本专利技术的实施例中阳极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阳极靶盘高经济性激光冲击强化方法，其特征在于，所述阳极靶盘包括盘体（20）、固定连接于所述盘体（20）上方的盘面层（10）以及位于盘体（2）下方的基体层（30）；所述盘面层（10）包括端面（11）及设置在端面（11）外侧位置的环形侧面（12）；所述端面（11）与环形侧面（12）之间形成有外环边沿（13）；所述端面（12）上具有承载电子束轰击并产生X射线的环形轰击区（15）；基于上述阳极靶盘的激光冲击强化方法包含以下步骤：步骤S1: 将待强化的阳极靶盘装夹于激光冲击强化处理设备上，阳极靶盘的盘面层（10）与激光冲击强化设备的激光头相对；步骤S2: 通过激光冲击强化处理设备发射脉冲激光束；步骤S3：通过脉冲激光束冲击目标覆盖区域，所述目标覆盖区域由所述盘面层（10）的环形侧面（12），以及所述盘面层（10）的端面（11）中位于环形轰击区（15）的外边缘与外环边沿（13）之间的区域组成。2.根据权利要求1所述的一种阳极靶盘高经济性激光冲击强化方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：S31:通过脉冲激光束先冲击盘面层(10)的外环边沿(13)；S32:沿着远离盘面层(10)中心的方向逐点冲击盘面层的环形侧面(12)；S33:沿着指向盘面层(10)中心的方向返回并逐点冲击盘面层(10)的环形侧面(12)；S34:沿着指向盘面层(10)中心的方向依次冲击盘面层(10)的端面（11）中位于环形轰击区(15)的外边缘与外环边沿（13）之间的区域。3.根据权利要求2所述的一种阳极靶盘高经济性激光冲击强化方法，其特征在于，在所述步骤S32中，将沿着远离盘面层(10)中心的方向冲击盘面层(10)环形侧面(12)的激光冲击路径为第一路径（21）；在所述步骤S33将指向盘面层(10)中心的方向返回并逐点冲击盘面层(10)的环形侧面(12)的激光冲击路径为第二路径（22）；在步骤S34中，将沿着指向盘面层（10）中心的方向依次冲击盘面层(10)的端面（11）中位于环形轰击区（15）的外边缘与外环边沿（13）之间的区域的激光冲击路径，为...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏波泳，周东呈，徐影，张森，郁博文，吕毅，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：