[發明專利]一種方形激光光斑沖擊波強化孔結構的方法和裝置

有效

• 申請號: 201310515579.0
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103526010A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 張永康;戴峰澤;魯金忠;薛偉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 江蘇縱聯律師事務所 32253
• 代理人: 戴勇

1.?一種方形激光光斑沖擊波強化孔結構的方法，其特征在于：利用方形激光光斑首先對靠近孔邊緣區域的孔所在表面進行強化，接著對靠近孔邊緣區域的孔壁進行強化；

對孔所在表面進行強化時，在孔中放置安裝有硬質擋套(7)的芯軸，防止強化孔所在表面時邊緣的塌陷；相鄰光斑的邊緣對齊，并使強化的區域包含孔邊緣；硬質擋套(7)的屈服強度大于工件的屈服強度；硬質擋套(7)的外徑跟待強化孔的直徑相等；硬質擋套(7)和待強化孔之間為過渡配合；

對孔壁進行強化時，在孔和芯軸(8)形成的空隙內放置軟質擋套(11)，用聚焦后的方形激光光斑輻照孔邊緣部位，輻照區域包圍孔和芯軸形成的圓環形間隙，激光輻照引起的沖擊波在擠壓軟質擋套(11)，對孔壁進行強化，軟質擋套(11)的屈服強度低于工件的屈服強度，軟質擋套(11)的外徑跟待強化孔的直徑相等；軟質擋套(11)和待強化孔之間為過盈配合；

對孔壁進行強化時的激光功率密度大于對孔所在表面強化時的激光功率密度。

2.實施如權利要求1所述的一種方形激光光斑沖擊波強化孔結構的方法的裝置，包括激光發生器(1)、整形鏡(2)、聚焦鏡(3)、噴嘴(4)、去離子水(5)、吸收層(6)、硬質擋套(7)、芯軸(8)、工件(9)、掩模(10)和軟質擋套(11)，其特征在于：激光發生器(1)發射的平行激光束的軸心與整形鏡(2)和聚焦鏡(3)的軸心重合，整形鏡(2)放置于激光器(1)和聚焦鏡(3)之間；硬質擋套(7)安裝在芯棒(8)的臺階面上，芯棒(8)安裝在工件(9)的待強化孔內，硬質擋套(7)、軟質擋套(11)、芯棒(8)和工件(9)的上表面平齊；吸收層(6)覆蓋在芯棒(8)和工件(9)的上表面；噴嘴(4)噴出的去離子水(5)覆蓋在吸收層(6)的上表面；掩模(10)開設有錐形孔(101)，掩模(10)覆蓋在吸收層(6)表面，掩模(10)的錐形孔(101)直徑較小端所在面跟吸收層(6)的上表面貼合，且錐形孔(101)較細端直徑跟待強化孔的直徑相等，掩模(10)的軸心和待強化孔的軸心重合。

3.如權利要求2所述的一種實施方形激光光斑沖擊波強化孔結構的方法的裝置，其特征在于：所述整形鏡(2)為方形光斑整形鏡，其作用是將激光發生器(1)發出的圓形光斑整形成方形光斑。

4.如權利要求2所述的一種實施方形激光光斑沖擊波強化孔結構的方法的裝置，其特征在于：所述的錐形孔(101)的錐度大于1：10。

5.如權利要求2所述的一種實施方形激光光斑沖擊波強化孔結構的方法的裝置，其特征在于：所述芯軸(8)為臺階軸，以放置硬質軸套(7)和軟質軸套(11)。

6.如權利要求2所述的一種實施方形激光光斑沖擊波強化孔結構的方法的裝置，其特征在于：所述激光發生器(1)為高能脈沖激光，發出的激光的脈寬為10~30ns，脈沖能量為1~100J的脈沖激光。