[發明專利]一種多孔板的激光沖擊處理方法和裝置

有效

• 申請號: 201310718121.5
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103725867A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 顧永玉;張永;馮愛新;葉云霞;肖愛民
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 胡玲

所屬技術領域：

本發明涉及金屬加工領域，特指一種基于激光沖擊波技術的多孔板孔壁沖擊的處理方法和裝置。

背景技術：

在工業領域，有許多場合需要使用多孔板，如秸稈顆粒機的模板等，這類工件對孔壁往往對耐磨性有很高要求，常用多孔板孔壁的強化一般采用滲碳淬火等方法，由于多孔板打孔后進行熱處理，變形量比較大，常需后續處理。

激光沖擊處理具有激光參數可控性好，激光沖擊強度大的優點，因而具有廣闊的應用前景。激光沖擊處理是利用強激光束輻照工件表面，工件表面材料吸收激光能量后氣化、離化產生爆炸沖擊波，沖擊波向工件內部傳播，使工件的激光輻照面產生微塑性變形，激光沖擊處理結束后工件激光輻照面形成一層殘余壓應力層，可以提高工件表面的耐磨性和延長工件的疲勞壽命。為了避免工件表面受激光燒蝕的影響，實際激光沖擊處理過程中常在工件表面噴涂一層黑漆作為吸收層材料，一方面，吸收層材料的激光吸收率較高，可以提高激光沖擊效果，另一方面，激光輻照時直接燒蝕吸收層材料而不是工件表面材料，同時吸收層還可以隔絕激光輻照對工件表面的熱影響，起到保護工件的作用。

現有激光沖擊強化處理技術使用固體吸收層材料（如黑漆涂層），只能對激光束可以輻照到的工件外表面進行處理，對于內孔壁的沖擊處理必須使工件旋轉一定角度或使激光頭旋轉一定角度，以便激光束能夠輻照到內孔壁，這時激光束和被處理表面不垂直，激光能量分散，沖擊效果較差，難以達到滿意的沖擊效果。

現有激光沖擊強化處理技術中如果采用液態吸收層材料，因沖擊波在液態吸收層材料中衰減較快，對于沖擊強度要求較高的內孔壁的沖擊處理，沖擊效果相對較差，難以達到顆粒機模板這一類零件的耐磨性要求。

發明內容:

發明的目的是提供一種多孔板激光沖擊處理的方法和裝置，可以提高孔壁耐磨性，且無需后續處理。

技術方案：原理是采用透明液體和玻璃作為復合約束層，采用粘彈性流體材料作為吸收層，并通過透明液體壓力改變孔內粘彈性流體位置，從而使對整個孔壁進行處理得以實現。

一種多孔板激光沖擊處理裝置，包括激光發生器、壓緊螺釘、夾具、壓板、玻璃、水槽、進水管、密封圈、工件、下筒、工作臺、工作臺控制裝置、計算機、激光發生器控制裝置、粘彈性流體、透明液體組成，工作臺上安放中空的下筒，下筒一側設有溢出口，下筒上方安置多孔板類工件，下筒內倒入粘彈性流體，粘彈性流體通過多孔板類工件上的待沖擊處理的孔后其上界面略低于多孔板類工件的上表面，多孔板類工件放置在下筒上并使多孔板類工件上需沖擊處理的孔全部位于下筒的內孔中，在工件及下筒上放安放充滿透明液體的水槽，水槽上下端面均設有密封圈。水槽一側設有進水管，進水管上設有進水孔，進水孔與下筒的溢出口位于同一側，在水槽上放置玻璃，其面積大小與水槽面積大小一致，工作臺上安裝夾具，夾具將下筒、工件、水槽、玻璃和環形壓板包圍在其中，設置在夾具上的壓緊螺釘通過環形壓板將玻璃緊壓在水槽上。在進水孔與溢出口相應位置夾具均有與之相對應的開口，工作臺控制裝置與計算機相連，激光發生器通過激光發生器控制裝置與計算機相連。

其中玻璃和透明液體如水或無機鹽的水溶液組成復合約束層，粘彈性流體如瀝青作為吸收層，用于吸收激光能量。

本發明的實施過程如下：

1.在下筒內和工件的孔內裝滿粘彈性流體，使粘彈性流體的上表面與工件上表面平齊；

2.通過進水管向水槽內注入透明液體，使水槽內充滿透明液體；

3.調整工作臺位置，使激光光斑中心與待沖擊孔的中心重合；

4.計算機發出指令給激光發生器控制裝置控制激光發生器按指令規定參數發出激光脈沖；

5.激光脈沖穿過玻璃、透明液體到達粘彈性流體表面，粘彈性流體表面材料吸收激光能量發生爆炸，產生沖擊波；

6.沖擊波通過粘彈性流體向四周傳播，當沖擊波通過粘彈性流體到達孔壁時，孔壁材料在沖擊波作用下發生微塑性變形，形成表面壓應力層，使被沖擊部位的處理耐磨性和疲勞壽命提高；

7.計算機發出指令給工作臺控制器，控制工作臺移動，對工件的其他孔進行沖擊處理；

8.根據工藝需求，在計算機控制下對工件進行逐孔沖擊處理，直至所有孔都沖擊處理完；

9.從進水管注入透明液體，在透明液體壓力作用下，粘彈性流體從孔內向下移動，多余粘彈性流體從下筒的溢出孔擠出，當粘彈性流體的上表面移動到規定位置時，停止注入透明液體，這時由于粘彈性流體的自身特性，可使粘彈性流體上表面位置維持不變；

10.重復4～8步驟，使多孔板上各孔較深位置的孔壁得到沖擊強化；