[發(fā)明專利]一種通過激光沖擊強(qiáng)化路徑重構(gòu)加工表面紋理的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110346007.9 | 申請日： | 2021-03-31 |
| 公開（公告）號： | CN113210874B | 公開（公告）日： | 2022-02-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 焦黎;顧慧卿;王西彬;顏培;杜凱;余建杭;宋逸凡;郭志博 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京理工大學(xué) |
| 主分類號： | B23K26/356 | 分類號： | B23K26/356 |
| 代理公司： | 石家莊德皓專利代理事務(wù)所(普通合伙) 13129 | 代理人： | 楊瑞龍 |
| 地址： | 100089 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 通過 激光 沖擊 強(qiáng)化 路徑 加工 表面 紋理 方法 | ||
1.一種通過激光沖擊強(qiáng)化路徑重構(gòu)加工表面紋理的方法，其特征在于包括以下步驟：
①構(gòu)建測量坐標(biāo)系，測定強(qiáng)化前內(nèi)孔面(102)的初始偏度和峰度值；
對加工后內(nèi)圓孔試件(1)進(jìn)行特征劃分并構(gòu)建內(nèi)圓孔試件(1)的坐標(biāo)系O-XcYcZc(4)，從內(nèi)圓孔試件(1)上取下試樣(101)，并將內(nèi)圓孔試件(1)的坐標(biāo)系O-XcYcZc(4)繞OZc軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°后構(gòu)建出試樣(101)的坐標(biāo)系O-XsYsZs(5)，確定試樣(101)的內(nèi)孔面(102)、內(nèi)孔軸線(103)、對稱面(104)和測量放置平面(105)，所述對稱面(104)穿過內(nèi)孔軸線(103)并且與試樣(101)的坐標(biāo)系O-XsYsZs(5)的Ys-O-Zs面平行；在對稱面(104)兩側(cè)分別選取第一目標(biāo)區(qū)域(102a)和第二目標(biāo)區(qū)域(102b)，從所述第一目標(biāo)區(qū)域(102a)和第二目標(biāo)區(qū)域(102b)內(nèi)提取出各自的表面偏度RskL和RskR、表面峰度數(shù)值RkuL和RkuR；并由此確定出待標(biāo)定系數(shù)：
式(一)中，K1,2為目標(biāo)區(qū)域(102a)和(102b)的偏度的待標(biāo)定系數(shù)，K3,4為目標(biāo)區(qū)域(102a)和(102b)的峰度的待標(biāo)定系數(shù)，rh為內(nèi)孔面(102)所在圓孔的半徑，d為內(nèi)孔面(102)的深度；
②標(biāo)定表面偏度和峰度與搭接率之間的關(guān)系式；
設(shè)置五組不同的激光光斑搭接率：25％、30％、35％、40％、45％，分別在一組通過相同加工方式得到的試樣(101)的內(nèi)孔面(102)上進(jìn)行強(qiáng)化；按照上述步驟①中的測量方式，測得強(qiáng)化后表面(204)的偏度和峰度表面紋理特征參數(shù)，繪制強(qiáng)化后表面(204)的偏度和峰度與搭接率之間函數(shù)圖像，并采用多項(xiàng)式對其進(jìn)行擬合，得到表面偏度和峰度與搭接率之間的定量函數(shù)關(guān)系式：
式(二)中，RskLSP和RkuLSP分別為強(qiáng)化后表面(204)的偏度和峰度值，rT為強(qiáng)化后表面(204)上光斑(202)的周向搭接率，rA為強(qiáng)化后表面(204)上光斑(202)的軸向搭接率；激光沖擊強(qiáng)化后表面(204)的偏度和峰度與光斑搭接率之間存在以下關(guān)系式：
式(三)中，K1,2和K3,4為由式(一)標(biāo)定得到的系數(shù)，dl為光斑(202)的直徑，nT為內(nèi)孔面(102)上周向光斑(202)的數(shù)量，mA為激光沖擊強(qiáng)化路徑(203)在內(nèi)孔面(102)的軸向的列數(shù)，由以下關(guān)系式確定：
由上述式(一)～式(四)即可確定出光斑(202)的周向搭接率rT和軸向搭接率rA之間的關(guān)系式；
③確定激光沖擊強(qiáng)化軌跡路徑(203)；
依據(jù)強(qiáng)化前已加工內(nèi)孔面(102)的材料流動(dòng)方向(601)或切削加工的切削速度方向(6)確定激光沖擊強(qiáng)化軌跡路徑(203)；當(dāng)采用強(qiáng)化前內(nèi)孔面(102)的材料流動(dòng)方向(601)進(jìn)行確定時(shí)，通過光學(xué)顯微鏡或掃描電鏡觀察已加工內(nèi)孔面(102)的次表層內(nèi)材料的微觀組織變形流動(dòng)方向，即激光沖擊強(qiáng)化軌跡路徑(203)為已加工表面的材料流動(dòng)方向(601)；當(dāng)采用切削加工中的切削速度方向(6)進(jìn)行確定時(shí)，激光沖擊強(qiáng)化軌跡路徑(203)為切削加工的主運(yùn)動(dòng)方向；
④執(zhí)行激光沖擊強(qiáng)化，確定搭接率；
由上述步驟①～③得到的表面偏度和峰度值，滿足下式(五)強(qiáng)化后表面(204)的偏度和峰度數(shù)值所對應(yīng)的光斑搭接率即為激光沖擊強(qiáng)化中需采用的最佳搭接率；
式(五)中，Rskqi和Rkuqi分別為強(qiáng)化后第i個(gè)表面(對應(yīng)于第i個(gè)搭接率，i＝1,2,3…,5)的偏度和峰度值。
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