[發明專利]控制復雜曲面薄壁零件在激光噴丸強化過程中變形的方法

有效

• 申請號: 202011332330.2
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112536531B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 蘇波泳;花國然;王恒;曹宇鵬;姚興田;施衛東
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: B23K26/352
• 分類號: B23K26/352;B23K26/70
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 徐思波

1.一種控制復雜曲面薄壁零件在激光噴丸強化過程中變形的方法，其特征在于，包括以下過程：

S1、建立庫文件，庫文件中包含不同條件下板料的變形形式；

S2、確定板料表面塑性變形深度與板料變形方式、變形量的對應關系，并將結果存于庫文件中；其中，正向表示變形方向與激光束作用方向相同的變形方式；反向表示變形方向與激光束作用方向相反的變形方式；

S3、基于彈塑性力學，結合ABAQUS有限元仿真和激光噴丸實驗結果的分析處理，以板料厚度及塑性變形深度確定激光噴丸過程中正反向變形方式，建立不同變形形式的變形特征參數，確定正反變形轉化閾值參數，并將變形特征參數、閾值參數對應的激光噴丸參數、板料材質厚度及殘余應力分布結果存儲于數據庫中；

S4、實際進行復雜曲面薄壁件激光噴丸強化過程中，基于零件曲面的特征方程或曲面坐標，以厚度作為指標，對曲面零件表面進行劃分，根據激光噴丸強化的目標結果選擇激光功率密度，結合激光功率密度和不同區域的厚度計算變形特征參數，確定所選的激光功率密度是否會產生變形；如產生變形，則確定變形形式，基于評判預測結果重新確定激光功率密度；若產生正向變形，則減小激光功率密度，減小變形特征參數；或增大激光功率密度，使變形特征參數處于正反變形轉化閾值范圍內；若產生反向變形，則減小激光功率密度。

2.根據權利要求1所述的一種控制復雜曲面薄壁零件在激光噴丸強化過程中變形的方法，其特征在于，所述步驟S1中，不同激光噴丸參數、不同厚度、不同材質板料與變形形式對應關系庫文件通過理論分析、仿真研究及實驗模擬的方法確定，庫文件中記錄了不同激光功率密度、不同厚度變化后板料變形的規律。

3.根據權利要求1所述的一種控制復雜曲面薄壁零件在激光噴丸強化過程中變形的方法，其特征在于，所述步驟S2中，表面塑性變形深度通過測量板料深度方向的殘余應力分布及理論計算綜合確定，板料變形方式和變形量通過三坐標測量儀確定，所述塑性變形深度理論計算公式為式中，C_el為彈性波波速，C_pl為塑性波波速，τ激光脈沖寬度，P為激光沖擊波壓力，HEL為材料動態屈服強度。

4.根據權利要求1所述的一種控制復雜曲面薄壁零件在激光噴丸強化過程中變形的方法，其特征在于，所述步驟S3中，變形特征參數通過塑性變形深度和板料厚度建立，具體為式中，L_p是塑性變形深度，h是板料厚度，建立變形特征參數與變形形式的對應關系。

5.根據權利要求1所述的一種控制復雜曲面薄壁零件在激光噴丸強化過程中變形的方法，其特征在于，所述步驟S4中，通過目標效果選擇的激光噴丸參數和板料厚度確定變形特征參數，進而評估零件在激光噴丸強化過程中是否會產生變形，產生何種形式的變形，最后結合評估結果，選取激光功率密度，從而控制復雜曲面件激光噴丸強化過程中變形，并獲得最優強化效果。