[發明專利]一種整體葉盤激光沖擊強化方法

有效

• 申請號: 201210568051.5
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103898297A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 喬紅超;劉偉軍;趙吉賓;于彥鳳
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: C21D7/00
• 分類號: C21D7/00;C21D1/09
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;許宗富

技術領域

本發明涉及應用在航空發動機整體葉盤葉片表面處理技術領域，具體涉及一種整體葉盤激光沖擊強化方法。

背景技術

激光沖擊強化技術是利用強激光束產生的等離子沖擊波，可在深度大于1mm的工件表面產生壓縮表面殘余應力，提高葉片的抗損傷裕度及疲勞性能，與冷擠壓、噴丸等金屬材料表面強化手段相比，具有非接觸、無熱影響區、可控性強以及強化效果顯著等突出優點。經激光沖擊強化的葉片的抗異物破壞能力和疲勞性能大幅度提升，甚至已強化葉片邊緣缺口小于3mm時，其使用壽命仍與完好的未強化葉片相當。

整體葉盤把葉片和輪盤設計為一個零件，代替通常葉片榫齒與輪盤榫槽再加鎖片的連接結構，提高了發動機的氣動效率、推重比及可靠性。單個葉片的傳統強化技術是噴丸強化，噴丸強化對表面不規則部件實施困難，容易引起薄壁件的變形，對表面粗糙度和尺寸可能產生影響。

激光沖擊強化具有可控性，可以對零件上指定的區域進行強化，本發明針對航空發動機整體葉盤提出了一種激光沖擊強化方法，在葉片表面形成壓應力層、可以大幅度提高航空發動機葉盤的抗疲勞和抗拉應力腐蝕等性能指標。本發明的應用，對于解決飛機發動機整體葉盤疲勞斷裂問題，提高其可靠性將具有重大意義。

發明內容

本發明的目的是提供用于航空發動機的一種整體葉盤激光沖擊強化方法，該激光沖擊強化方法簡單，強化質量好、工件變形較小、生產效率高。

本發明的技術方案為：

一種整體葉盤激光沖擊強化方法，該方法首先將整體葉盤通過夾具安裝在軌跡機器人末端的法蘭盤上，然后將光路系統依次設定為光路三工作、光路一工作、光路四工作、光路二工作、光路四工作和光路二工作，依次分別對整體葉盤葉片的葉背后緣區域、葉盆前緣區域、葉盆后緣區域、葉背前緣區域、葉盆葉尖區域和葉背葉尖區域進行激光沖擊強化。具體包括如下步驟：

（1）葉背后緣區域加工：光路系統切換到光路三工作，軌跡機器人帶著葉盤運動，從葉背后緣區域的葉根處開始按照預定軌跡逐點向葉尖方向加工，加工完一個葉片后，由軌跡機器人控制自動切換到下一葉片進行加工，直至加工完成為止；

（2）葉盆前緣區域加工：光路系統切換到光路一工作，軌跡機器人帶著葉盤運動，從葉盆前緣區域的葉根處開始按照預定軌跡逐點向葉尖方向加工，加工完一個葉片后，由軌跡機器人控制自動切換到下一葉片進行加工，直至加工完成為止；

（3）葉盆后緣區域加工：光路系統切換到光路四工作，軌跡機器人帶著葉盤運動，從葉盆后緣區域的葉根處開始按照預定軌跡逐點向葉尖方向加工，加工完一個葉片后，由軌跡機器人控制自動切換到下一葉片進行加工，直至加工完成為止；

（4）葉背前緣區域加工：光路系統切換到光路二工作，軌跡機器人帶著葉盤運動，從葉背前緣區域的葉根處開始按照預定軌跡逐點向葉尖方向加工，加工完一個葉片后，由軌跡機器人控制自動切換到下一葉片進行加工，直至加工完成為止；

（5）葉盆葉尖區域加工：光路系統切換到光路四工作，軌跡機器人帶著葉盤運動，從葉盆葉尖區域的葉根處開始按照預定軌跡逐點向葉尖方向加工，加工完一個葉片后，由軌跡機器人控制自動切換到下一葉片進行加工，直至加工完成為止；

（6）葉背葉尖區域加工：光路系統切換到光路二工作，軌跡機器人帶著葉盤運動，從葉背葉尖區域的葉根處開始按照預定軌跡逐點向葉尖方向加工，加工完一個葉片后，由軌跡機器人控制自動切換到下一葉片進行加工，直至加工完成為止。