[發明專利]一種通過激光沖擊強化路徑重構加工表面紋理的方法

有效

• 申請號: 202110346007.9
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113210874B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）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）人: 北京理工大學
• 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所(普通合伙) 13129
• 代理人: 楊瑞龍

1.一種通過激光沖擊強化路徑重構加工表面紋理的方法，其特征在于包括以下步驟：

①構建測量坐標系，測定強化前內孔面(102)的初始偏度和峰度值；

對加工后內圓孔試件(1)進行特征劃分并構建內圓孔試件(1)的坐標系O-X_cY_cZ_c(4)，從內圓孔試件(1)上取下試樣(101)，并將內圓孔試件(1)的坐標系O-X_cY_cZ_c(4)繞OZ_c軸順時針旋轉45°后構建出試樣(101)的坐標系O-X_sY_sZ_s(5)，確定試樣(101)的內孔面(102)、內孔軸線(103)、對稱面(104)和測量放置平面(105)，所述對稱面(104)穿過內孔軸線(103)并且與試樣(101)的坐標系O-X_sY_sZ_s(5)的Y_s-O-Z_s面平行；在對稱面(104)兩側分別選取第一目標區域(102a)和第二目標區域(102b)，從所述第一目標區域(102a)和第二目標區域(102b)內提取出各自的表面偏度R_skL和R_skR、表面峰度數值R_kuL和R_kuR；并由此確定出待標定系數：

式(一)中，K_1,2為目標區域(102a)和(102b)的偏度的待標定系數，K_3,4為目標區域(102a)和(102b)的峰度的待標定系數，r_h為內孔面(102)所在圓孔的半徑，d為內孔面(102)的深度；

②標定表面偏度和峰度與搭接率之間的關系式；

設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)的內孔面(102)上進行強化；按照上述步驟①中的測量方式，測得強化后表面(204)的偏度和峰度表面紋理特征參數，繪制強化后表面(204)的偏度和峰度與搭接率之間函數圖像，并采用多項式對其進行擬合，得到表面偏度和峰度與搭接率之間的定量函數關系式：

式(二)中，R_skLSP和R_kuLSP分別為強化后表面(204)的偏度和峰度值，r_T為強化后表面(204)上光斑(202)的周向搭接率，r_A為強化后表面(204)上光斑(202)的軸向搭接率；激光沖擊強化后表面(204)的偏度和峰度與光斑搭接率之間存在以下關系式：

式(三)中，K_1,2和K_3,4為由式(一)標定得到的系數，d_l為光斑(202)的直徑，n_T為內孔面(102)上周向光斑(202)的數量，m_A為激光沖擊強化路徑(203)在內孔面(102)的軸向的列數，由以下關系式確定：

由上述式(一)～式(四)即可確定出光斑(202)的周向搭接率r_T和軸向搭接率r_A之間的關系式；

③確定激光沖擊強化軌跡路徑(203)；

依據強化前已加工內孔面(102)的材料流動方向(601)或切削加工的切削速度方向(6)確定激光沖擊強化軌跡路徑(203)；當采用強化前內孔面(102)的材料流動方向(601)進行確定時，通過光學顯微鏡或掃描電鏡觀察已加工內孔面(102)的次表層內材料的微觀組織變形流動方向，即激光沖擊強化軌跡路徑(203)為已加工表面的材料流動方向(601)；當采用切削加工中的切削速度方向(6)進行確定時，激光沖擊強化軌跡路徑(203)為切削加工的主運動方向；

④執行激光沖擊強化，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)強化后表面(204)的偏度和峰度數值所對應的光斑搭接率即為激光沖擊強化中需采用的最佳搭接率；

式(五)中，R_skqi和R_kuqi分別為強化后第i個表面(對應于第i個搭接率，i＝1,2,3…,5)的偏度和峰度值。