[發明專利]一種適用于均勻激光沖擊的單光束雙物理效應協調分配方法及其應用

有效

• 申請號: 202110205524.4
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113025809B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 盧國鑫;李恒;季忠;杉岡幸次;姚倡鋒;李金山;趙國群
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 宋海海

1.一種適用于均勻激光沖擊的單光束雙物理效應協調分配方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、確定固體約束層條件下，單光斑輻照區域的殘余應力分布狀態；

S2、設定多組具有不同液體約束層特征的激光沖擊加工工藝，測定單光斑輻照區域的殘余應力分布狀態，完成步驟S2后即可獲得不同液體約束層特征激光沖擊加工工藝與其對應單光斑輻照區域殘余應力分布狀態的初步數據庫；

S3、以步驟S1所獲得固體約束條件下的單光斑區域殘余應力分布狀態為基準，確定采用液體約束層時，與步驟S1所獲應力分布相同時可獲得所述基準殘余應力分布狀態的液體約束層特征；

S4、在步驟S3的液體約束層特征的基礎上，采用變化的液體約束層特征對材料表面進行激光沖擊處理；

S5、對變化液體約束層特征的激光沖擊處理后的材料表面的單光斑輻照區域進行殘余應力的測試；

S6、通過對比所述基準殘余應力分布狀態與步驟S5獲得的不同殘余應力分布狀態，確定具有最優的均勻強化效果的液體約束層特征，使得“殘余應力洞”現象消失或者發生程度最低；

S7、通過控制變量的方式，獲得“等離子體沖擊”與“空化”效應的發生強度之比由1：0向0.5：0.5轉變時，液體約束層特征的變化規律；

S8、在步驟S7獲得的變化規律基礎上，獲得以多光斑區域激光沖擊均勻強化為目標時，所需改變的液體約束層特征條件的調整原則；

其中，所述步驟S2、S4中所述液體約束層特征包括材質、粘性和厚度中的任意一種，所述步驟S7中，在控制其他液體約束層特征條件不變的情況下，獲得單一液體約束層特征條件對“等離子體沖擊”與“空化”的發生強度之比的變化的影響規律。

2.如權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟S1中，采用K9玻璃作為約束層對待加工材料進行激光沖擊處理，并測試單光束輻照區域的材料的表面殘余應力分布規律；

所述步驟S1中，“等離子體沖擊”與“空化”的發生強度為1：0。

3.如權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟S2中，采用液體約束層材料對待加工材料進行激光沖擊處理，并測定單光束輻照區域的材料的表面殘余應力分布規律。

4.如權利要求1所述方法，其特征在于，步驟S3中，將步驟S2所獲得所述初步數據庫中的應力分布狀態與步驟S1所獲得的應力分布狀態進行逐一比對；

獲得步驟S2所述初步數據庫中與步驟1所獲應力分布相同的一組液體約束激光沖擊加工工藝，并定義此時獲得的液體約束層特征下的激光沖擊加工過程中的“等離子體沖擊”與“空化”的發生強度為1：0；

定量表征作為基準的殘余應力分布狀態；具體方法為：確定單光斑中心位置的殘余應力數值，定義為RS_{（1：0-中心）}；確定單光斑邊緣區域的殘余應力數值，定義為RS_{（1：0-邊緣）}；取上述兩個殘余應力的差值作為基準殘余應力分布狀態下的“殘余應力洞”強度，即“等離子體沖擊”與“空化”的發生強度為1：0時的“殘余應力洞”強度，定義為ΔRS_（1：0）=RS_{（1：0-中心）}-RS_{（1：0-邊緣）}。

5.如權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟S5中，對不同液體約束層特征條件下的激光沖擊加工工藝所導致的單光斑輻照區域的表面殘余應力進行測試；從而獲得不同液體約束層特征激光沖擊加工工藝與其對應單光斑輻照區域殘余應力分布狀態的完善數據庫。