[發明專利]一種不同厚度小孔構件激光沖擊強化方法

有效

• 申請號: 201710351431.6
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107267742B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 姜銀方;李旭;趙勇;姜文帆;華程;季彬;朱恒;孟李林
• 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: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種不同厚度小孔構件激光沖擊強化方法，包括以下步驟：將小孔構件(4)的表面進行預處理，然后在小孔構件(4)待開孔部位的表面設能量吸收層(3)，在吸收層(3)表面設約束層(2)，將預處理后的小孔構件(4)固定在數控工作臺上,使用激光器對小孔構件(4)的待開孔區域進行沖擊強化，對不同厚度小孔構件(4)采用不同的激光沖擊強化工藝參數，其特征在于，其工藝參數選擇與確定方法如下：

1)依據小孔構件(4)屈服強度和材料厚度來選擇功率密度，功率密度與小孔構件(4)厚度的關系由公式確定，式中I₀為激光功率密度，σ_s為材料的屈服強度，t為板厚，2/Z＝1/Z₁+1/Z₂，Z₁是小孔構件(4)材料的聲阻抗，Z₂是約束層(2)的聲阻抗，A為綜合作用系數，且與小孔構件(4)的材料、約束層(2)和吸收層(3)相關，B為厚度影響系數，且與小孔構件(4)的材料和厚度相關；

2)以上確定的I₀值，其下限值應該滿足和P>2*σ_s，P為作用在小孔構件(4)材料上的激光沖擊載荷的峰值壓力，σ_s材料的屈服強度，k為常數、與約束層(2)和吸收層(3)相關；

3)依據公式確定光斑直徑D和脈沖激光能量E，t_p為激光脈寬；光斑直徑D的取值范圍在2mm～6mm，激光能量E為2J～35J，激光脈寬t_p為10ns～30ns；

4)確定激光能量E、激光脈寬t_p、光斑直徑D后，選擇搭接率ψ和沖擊層數n；沖擊層數n為1層～6層；搭接率ψ＝相鄰光斑重復距離l/光斑直徑D。

2.根據權利要求1所述的不同厚度小孔構件激光沖擊強化方法，其特征在于，所述搭接率ψ和沖擊層數n與平均覆蓋率η相關；

所述平均覆蓋率η＝N*s₁/S，N為一面沖擊總光斑數，s₁為一個光斑的面積，S為孔位置沖擊區域的面積；平均覆蓋率η取200％～800％，如果平均覆蓋率η不在200％～800％范圍內，需要重新選擇所述搭接率ψ和沖擊層數n。

3.根據權利要求1所述的不同厚度小孔構件激光沖擊強化方法，其特征在于，所述公式中當小孔構件(4)為7050-T7451鋁合金，厚度影響系數B＝6；

當約束層(2)為水、K9光學玻璃、有機玻璃、硅膠或合成樹脂中的任意一種，吸收層(3)為鋁箔時，綜合作用系數A的取值范圍在2～5。

4.根據權利要求1所述的不同厚度小孔構件激光沖擊強化方法，其特征在于，所述公式中，當小孔構件(4)為TC4-DT鈦合金時，厚度影響系數B＝2.6；

當約束層(2)為水、K9光學玻璃、有機玻璃、硅膠或合成樹脂中的任意一種，吸收層(3)為鋁箔時，綜合作用系數A的取值范圍在0.5～1.25。

5.根據權利要求1所述的不同厚度小孔構件激光沖擊強化方法，其特征在于，所述激光器激光的沖擊區域的取值范圍在2.8d～3.8d，d為孔徑大小。

6.根據權利要求5所述的不同厚度小孔構件激光沖擊強化方法，其特征在于，所述激光器激光沖擊區域距材料邊界，或激光沖擊區域與另激光沖擊區域之間的距離應不小于3mm。

7.根據權利要求1所述的不同厚度小孔構件激光沖擊強化方法，其特征在于，所述激光器沖擊方式為雙面沖擊。