[發明專利]一種在線實時變脈寬的葉片激光沖擊強化控形方法

有效

• 申請號: 201710917109.5
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107794362B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 張永康;楊豐槐;張崢;楊智帆;于秋云
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 44329 廣東廣信君達律師事務所
• 代理人: 楊曉松

1.一種在線實時變脈寬的葉片激光沖擊強化控形方法，其特征在于，變形量和剛度、沖擊壓力、作用時間之間的關系，實時改變加工的脈沖寬度，控制力的作用時間，從而控制作用于沖擊區域的沖量，保證沖量和沖擊區域的剛度相匹配，實現各個沖擊點的變形量一致，保證整個葉片的曲面葉型型面不發生改變，不至于發生扭曲變形，包括以下步驟：

S1：對葉片數據采集和分析，根據理論計算和實驗判斷，推斷出待加工葉片的最佳脈寬使用范圍，葉片數據包括待加工葉片的宏觀形狀、殘余應力分布以及葉片各區域的壁厚；

S2：利用數值仿真分析和優化算法擬定葉片的激光強化方案，根據所述步驟S1的分析結果，以葉片變形量和殘余應力為目標函數，擬定最優的強化方案，確定每一個沖擊點的激光脈沖寬度以及機械臂的運動軌跡，機械臂為六自由度機械臂；

S3：根據所述步驟S2擬定的強化方案，編寫控制程序，導入總控機，控制激光器的輸出參數、機械臂的運動軌跡以及噴水噴頭和輔助設備的工作，實現激光器在加工過程中實時改變參數，滿足不同區域對脈沖激光束的要求；

S4：一機械臂夾持葉片按照預定軌跡運動，一機械臂給葉片噴水提供約束層，激光器實時改變參數，發出脈沖激光對所述葉片進行強化，激光束保持不動，激光器參數由計算機控制，根據編寫程序實時可變，滿足所述葉片不同厚度區域需求；

S5：對加工完畢的葉片進行檢測，判斷葉片的宏觀形狀、殘余應力、表面粗糙度，硬度以及表面缺陷是否符合標準； 如果不符合要求且零件還未報廢則重復上述步驟S1至S4的加工過程，直至達到標準；若零件報廢則結束加工。

2.如權利要求1所述在線實時變脈寬的葉片激光沖擊強化控形方法，其特征在于，所述步驟S1中推斷待加工葉片最佳脈寬使用范圍時需要考慮約束層和吸收層材料對沖擊波壓力的衰減作用。

3.如權利要求1所述在線實時變脈寬的葉片激光沖擊強化控形方法，其特征在于，所述步驟S2的每個沖擊點的脈寬在保證所述葉片不發生熱損壞和塑性變形超差時，達到最好的強化效果形成理想的表面殘余壓應力場，由優化算法擬定。

4.如權利要求1所述在線實時變脈寬的葉片激光沖擊強化控形方法，其特征在于，所述步驟S3中激光強化方案考慮的主要因素包括葉片的曲面形狀和結構、葉片各區域壁厚、金屬材料以及加工使用的約束層和吸收層。

5.如權利要求1所述在線實時變脈寬的葉片激光沖擊強化控形方法，其特征在于，所述步驟S4中所述激光器為實時變脈寬的激光器。