【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光冲击加工，尤其涉及一种真空环境下激光冲击微成形装置和方法。
技术介绍
1、随着航空航天、生物医疗等领域机械的精密度的提高与轻量化的推进，微零件被越来越广泛地应用。目前微零件的制备工艺包括两种：一种是通过准静态下的板料体积成形工艺，通过压力机对待成形工件进行挤压和压印，制备出相应的微零件，该方法存在生产效率低、成形精度不高且尺寸效应明显的问题；另一种利用动态成形方法中的激光冲击成形，此方法属于激光力效应成形。激光冲击成形过程中，工件在gpa级的激光冲击压力作用下，一方面表面发生强烈的塑性变形及局部温升，形成规定的微零件形状，另一方面，材料在内部也发生晶粒细化，进一步促进工件的变形，因此能够生产精度更高的微零件。但是对于难成形材料，例如铝、镁等金属，工件的成形性能仍有待提高。
2、不同于常温下的激光冲击微成形，激光板料体积温热微成形方法可以对工件成形过程产生一定的影响，对流动应力的离散性起到降低作用，增强材料的成形性能，并且提高成形温度，可以更进一步抑制工件的尺寸效应现象，提升工件的成形精度。但在加热过程中，模具和工件均处于高温状态，难成型的铝镁等金属与空气接触，容易产生氧化膜，高硬度的氧化物在工件坯体表面分布，无法随金属材料均匀延展，严重影响工件表面的成型质量。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种真空环境下激光冲击微成形装置和方法，在真空环境下通过激光冲击薄板体积锻造温热微成形，适用于冷塑性变形能力差和成形过程中易氧化的
2、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：
3、本专利技术第一方面提供了一种真空环境下激光冲击微成形装置，包括：激光发射系统、真空室系统、加热系统和冲击成形装置；
4、所述激光发射系统用于发射设定参数的激光；
5、所述真空系统包括真空室，真空室的外壁设置有使设定参数的激光穿过的窗口，真空室中安装有冲击成形装置和加热装置；
6、所述冲击成形装置包括微模具、吸收层和透明约束层，工件坯体安装于吸收层和微模具之间，透明约束层安装于吸收层的外侧；
7、所述加热系统包括加热装置，加热装置安装于冲击成形装置的外侧，用于加热微模具中安装的工件坯体。
8、本专利技术第二方面提供了一种利用上述真空环境下激光冲击微成形装置的真空环境下激光冲击微成形的方法，包括步骤：
9、s1、去除工件坯体表面的氧化膜；
10、s2、将工件坯体固定微模具中，并在工件坯体表面依次装配吸收层和透明约束层，在微模具底部设置隔热垫板，在冲击成形装置外侧设置加热装置；
11、s3、将装配好的冲击成形装置和加热装置安装在真空室中，抽真空；
12、s4、启动加热系统，到达设定温度后保温；
13、s5、将激光发射器发出的激光穿过真空室窗口和透明约束层，打在吸收层上形成冲击波，使工件坯体受到冲击波的作用，在冲击成形装置中塑性变形，成为微零件。
14、本专利技术的有益效果如下：
15、1.本专利技术设置加热系统，可以有效提升冷塑性变形能力较差的材料的激光冲击成形能力，同时为了改善工件坯体的氧化现象而加装真空系统，有效隔绝空气，能够有效地防止在加热过程中工件坯体表面生成高硬度的氧化物，极大提高了微零件的表面质量与成型精度。
16、2.本专利技术基于动态激光冲击作用使工件发生塑性变形，区别于准静态下工件变形，作用时间极短，可以有效提升工件的成形性能，可以在短时间内使工件内部晶粒发生细化，有效提升了材料的成形性能和成形极限，且成形件的填充性能和机械性能良好；同时区别于室温下激光动态成形，且辅助以温热作用，降低工件流动应力的离散性，增强材料成形性能和成形极限，可以针对冷塑性变形较差的材料进行有效改善，提升工件的成形性能。
17、3.本专利技术所使用的激光冲击微成形方法可有效抑制为微小尺寸下的尺寸效应现象，有效提升工件的成形性能。通过调节激光参数，例如光斑直径、激光能量等，能够提高工件薄板锻造微成形的成形效率，通过改变成形温度来提升工件的成形性能，通过改变模具的形状来制造出不同形状的工件。
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1.一种真空环境下激光冲击微成形装置，其特征在于，包括：激光发射系统、真空室系统、加热系统和冲击成形装置；
2.根据权利要求1所述的真空环境下激光冲击微成形装置，其特征在于，所述工件坯体为直径2～3mm，厚度为0.5～1mm的金属片，金属片的下表面与微模具贴合；优选的，所述工件坯体的材质包括：铝金属、镁金属、铝合金和镁合金；
3.根据权利要求1所述的真空环境下激光冲击微成形装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的真空环境下激光冲击微成形装置，其特征在于，所述激光发射系统包括：激光发射器、激光发射器控制器和光路结构；
5.根据权利要求1所述的真空环境下激光冲击微成形装置，其特征在于，所述真空系统还包括与真空室的连通的真空泵，真空泵与真空控制器电连接，用于抽出真空室内的空气；
6.根据权利要求1所述的真空环境下激光冲击微成形装置，其特征在于，所述冲击成形装置还包括底座、套筒和压边圈；所述底座用于安装微模具，所述套筒用于安装透明约束层与吸收层，所述压边圈安装于透明约束层外侧，用于将透明约束层、吸收层、工件坯体和微模具机械固
7.根据权利要求1所述的真空环境下激光冲击微成形装置，其特征在于，
8.一种利用权利要求1-7任一所述的真空环境下激光冲击微成形装置的真空环境下激光冲击微成形的方法，其特征在于，包括步骤：
9.如权利要求8所述的真空环境下激光冲击微成形的方法，其特征在于，S2中，在透明约束层与吸收层之间设置厚度为0.1mm的橡胶软膜。
10.如权利要求8所述的真空环境下激光冲击微成形的方法，其特征在于，S3中，真空度为-0.1～0MPa；
...【技术特征摘要】
1.一种真空环境下激光冲击微成形装置，其特征在于，包括：激光发射系统、真空室系统、加热系统和冲击成形装置；
2.根据权利要求1所述的真空环境下激光冲击微成形装置，其特征在于，所述工件坯体为直径2～3mm，厚度为0.5～1mm的金属片，金属片的下表面与微模具贴合；优选的，所述工件坯体的材质包括：铝金属、镁金属、铝合金和镁合金；
3.根据权利要求1所述的真空环境下激光冲击微成形装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的真空环境下激光冲击微成形装置，其特征在于，所述激光发射系统包括：激光发射器、激光发射器控制器和光路结构；
5.根据权利要求1所述的真空环境下激光冲击微成形装置，其特征在于，所述真空系统还包括与真空室的连通的真空泵，真空泵与真空控制器电连接，用于抽出真空室内的空气；
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