[發(fā)明專利]一種激光輔助祛除殘余應(yīng)力的整體葉輪葉片的半精加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210037309.9
• 申請(qǐng)日: 2012-02-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102528404A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳明;王呈棟;李軍利;牛秋林;安慶龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B23P15/02
• 分類號(hào): B23P15/02;C21D7/06;C21D9/00;F04D29/24
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 祖志翔

1.一種激光輔助祛除殘余應(yīng)力的整體葉輪葉片的半精加工方法，其特征在于：在熱處理工序之后和常規(guī)半精加工工序之前，采用脈沖激光束對(duì)葉輪葉片表面進(jìn)行激光噴丸強(qiáng)化處理，隨后對(duì)葉輪葉片表面進(jìn)行銑削加工，去除激光噴丸強(qiáng)化處理所引起的表面變形層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光輔助祛除殘余應(yīng)力的整體葉輪葉片的半精加工方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟：

(1)在待加工的整體葉輪葉片的圓弧上取十等分點(diǎn)，逐點(diǎn)測(cè)定殘余應(yīng)力大小，取其平均值作為后續(xù)激光強(qiáng)化的殘余應(yīng)力補(bǔ)償值；

(2)將待加工的整體葉輪裝夾在數(shù)控加工中心的工作臺(tái)上，在待加工的葉輪葉片表面噴涂黑漆，作為激光噴丸強(qiáng)化的吸收層；

(3)將銑刀裝夾在數(shù)控加工中心的主軸上，將激光頭安裝在數(shù)控加工中心上并使之與所述整體葉輪葉片無(wú)干涉，該激光頭照射形成的光斑落在葉輪葉片表面上且與銑刀保持一距離；

(4)開(kāi)啟激光器，將步驟(1)所得殘余應(yīng)力補(bǔ)償值作為目標(biāo)值，設(shè)定相應(yīng)的激光的脈沖寬度、功率密度和光斑大小；

(5)啟動(dòng)數(shù)控加工中心，沿葉輪葉片的表面先后進(jìn)行激光噴丸強(qiáng)化和銑削加工，銑削去除激光噴丸強(qiáng)化處理所引起的表面變形層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光輔助祛除殘余應(yīng)力的整體葉輪葉片的半精加工方法，其特征在于：所述步驟(3)中，激光頭的光軸與數(shù)控加工中心的主軸形成60°角度，激光頭的光斑與銑刀的距離為5-10cm。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光輔助祛除殘余應(yīng)力的整體葉輪葉片的半精加工方法，其特征在于：所述步驟(4)中，脈沖寬度為10ns、功率密度為7×10⁹GW/cm²，光斑大小為5mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光輔助祛除殘余應(yīng)力的整體葉輪葉片的半精加工方法，其特征在于：所述步驟(5)中，激光頭與銑刀的進(jìn)給速度相同。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光輔助祛除殘余應(yīng)力的整體葉輪葉片的半精加工方法，其特征在于：所述步驟(3)中，銑刀為整體硬質(zhì)合金立銑刀。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光輔助祛除殘余應(yīng)力的整體葉輪葉片的半精加工方法，其特征在于：所述步驟(5)中，銑削為順銑方式并采用水基切削液。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光輔助祛除殘余應(yīng)力的整體葉輪葉片的半精加工方法，其特征在于：所述數(shù)控加工中心為高精度五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光輔助祛除殘余應(yīng)力的整體葉輪葉片的半精加工方法，其特征在于：所述整體葉輪葉片的材質(zhì)為鎳基高溫合金，厚度為0.5-2.5cm，曲面光滑，無(wú)應(yīng)力集中。