[发明专利]一种整体叶盘激光冲击强化方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用在航空发动机整体叶盘叶片表面处理技术领域，具体涉及一种整体叶盘激光冲击强化方法。

背景技术

激光冲击强化技术是利用强激光束产生的等离子冲击波，可在深度大于1mm的工件表面产生压缩表面残余应力，提高叶片的抗损伤裕度及疲劳性能，与冷挤压、喷丸等金属材料表面强化手段相比，具有非接触、无热影响区、可控性强以及强化效果显著等突出优点。经激光冲击强化的叶片的抗异物破坏能力和疲劳性能大幅度提升，甚至已强化叶片边缘缺口小于3mm时，其使用寿命仍与完好的未强化叶片相当。

整体叶盘把叶片和轮盘设计为一个零件，代替通常叶片榫齿与轮盘榫槽再加锁片的连接结构，提高了发动机的气动效率、推重比及可靠性。单个叶片的传统强化技术是喷丸强化，喷丸强化对表面不规则部件实施困难，容易引起薄壁件的变形，对表面粗糙度和尺寸可能产生影响。

激光冲击强化具有可控性，可以对零件上指定的区域进行强化，本发明针对航空发动机整体叶盘提出了一种激光冲击强化方法，在叶片表面形成压应力层、可以大幅度提高航空发动机叶盘的抗疲劳和抗拉应力腐蚀等性能指标。本发明的应用，对于解决飞机发动机整体叶盘疲劳断裂问题，提高其可靠性将具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供用于航空发动机的一种整体叶盘激光冲击强化方法，该激光冲击强化方法简单，强化质量好、工件变形较小、生产效率高。

本发明的技术方案为：

一种整体叶盘激光冲击强化方法，该方法首先将整体叶盘通过夹具安装在轨迹机器人末端的法兰盘上，然后将光路系统依次设定为光路三工作、光路一工作、光路四工作、光路二工作、光路四工作和光路二工作，依次分别对整体叶盘叶片的叶背后缘区域、叶盆前缘区域、叶盆后缘区域、叶背前缘区域、叶盆叶尖区域和叶背叶尖区域进行激光冲击强化。具体包括如下步骤：

（1）叶背后缘区域加工：光路系统切换到光路三工作，轨迹机器人带着叶盘运动，从叶背后缘区域的叶根处开始按照预定轨迹逐点向叶尖方向加工，加工完一个叶片后，由轨迹机器人控制自动切换到下一叶片进行加工，直至加工完成为止；

（2）叶盆前缘区域加工：光路系统切换到光路一工作，轨迹机器人带着叶盘运动，从叶盆前缘区域的叶根处开始按照预定轨迹逐点向叶尖方向加工，加工完一个叶片后，由轨迹机器人控制自动切换到下一叶片进行加工，直至加工完成为止；

（3）叶盆后缘区域加工：光路系统切换到光路四工作，轨迹机器人带着叶盘运动，从叶盆后缘区域的叶根处开始按照预定轨迹逐点向叶尖方向加工，加工完一个叶片后，由轨迹机器人控制自动切换到下一叶片进行加工，直至加工完成为止；

（4）叶背前缘区域加工：光路系统切换到光路二工作，轨迹机器人带着叶盘运动，从叶背前缘区域的叶根处开始按照预定轨迹逐点向叶尖方向加工，加工完一个叶片后，由轨迹机器人控制自动切换到下一叶片进行加工，直至加工完成为止；

（5）叶盆叶尖区域加工：光路系统切换到光路四工作，轨迹机器人带着叶盘运动，从叶盆叶尖区域的叶根处开始按照预定轨迹逐点向叶尖方向加工，加工完一个叶片后，由轨迹机器人控制自动切换到下一叶片进行加工，直至加工完成为止；

（6）叶背叶尖区域加工：光路系统切换到光路二工作，轨迹机器人带着叶盘运动，从叶背叶尖区域的叶根处开始按照预定轨迹逐点向叶尖方向加工，加工完一个叶片后，由轨迹机器人控制自动切换到下一叶片进行加工，直至加工完成为止。