[发明专利]一种脉冲激光强化金属的方法及系统

说明书

本申请公开了一种脉冲激光强化金属的方法，该方法包括：选择预设数量个相同尺寸的圆形光斑得到第一层光斑；其中，所述第一层光斑中各个所述圆形光斑与周围的圆形光斑相切且围成的空隙最小，空隙包括第一类空隙和第二类空隙；以第一类空隙的中心为圆心排布圆形光斑得到第二层光斑；以第二类空隙的中心为圆心排布圆形光斑得到第三层光斑；依次使用第一层光斑、第二层光斑和第三层光斑对零件表面进行强化操作。该方法能够在脉冲激光强化金属的过程中，降低表面波纹度变化、提升残余应力分布的均匀性。本申请还公开了一种脉冲激光强化金属的系统、一种计算机可读存储介质及一种脉冲激光强化装置，具有以上有益效果。

技术领域

本发明涉及材料强化处理领域，特别涉及一种脉冲激光强化金属的方法、系统和一种计算机可读存储介质及一种脉冲激光强化装置。

背景技术

激光冲击是一种利用强激光诱导的冲击波来强化金属的新技术，能够大幅度增强金属材料的耐久性。与传统表面强化技术相比，激光冲击处理除了带来更优的表面强化效果，其非接触强化的特点，更可以显著降低表面强烈塑性变形导致的粗糙程度变化。

现有技术在激光冲击过程中，一般采取激光光斑搭接的方式来实现零件外表面全区域的强化处理。固定搭接率的激光冲击处理对零件表面的整体塑性变形影响程度大，可导致零件表面粗糙程度，尤其是表面波纹度的提高以及残余应力场分布的不均匀，从而降低激光冲击强化在保持零件表面质量方面的技术优势。例如，若采用较小搭接率，易导致零件表面出现未加工区域；而若采用较大搭接率，则引发不同位置加工次数的明显差异，造成加工强度的不平衡分配。

因此，如何在脉冲激光强化金属的过程中，降低表面波纹度变化、提升残余应力分布的均匀性是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种脉冲激光强化金属的方法、系统和一种计算机可读存储介质及一种脉冲激光强化装置，能够在脉冲激光强化金属的过程中，降低表面波纹度变化、提升残余应力分布的均匀性。

为解决上述技术问题，本申请提供一种脉冲激光强化金属的方法，该方法包括：

选择预设数量个相同尺寸的圆形光斑得到第一层光斑；其中，所述第一层光斑中各个所述圆形光斑与周围的圆形光斑相切且围成的空隙最小，所述空隙包括第一类空隙和第二类空隙；

以所述第一类空隙的中心为圆心排布所述圆形光斑得到第二层光斑；

以所述第二类空隙的中心为圆心排布所述圆形光斑得到第三层光斑；

依次使用所述第一层光斑、所述第二层光斑和所述第三层光斑对所述零件表面进行强化操作。

可选的，还包括：

调节所述发射出所述脉冲激光的激光器的位置，以保证所述脉冲激光与所述零件表面法向重合。

可选的，在依次使用所述第一层光斑、所述第二层光斑和所述第三层光斑对所述零件表面进行强化操作后，还包括：

检测所述零件表面的残余压应力场分布状况，并根据所述残余压应力场分布状况调整所述圆形光斑的尺寸。

本申请还提供了一种脉冲激光强化金属的系统，该系统包括：

第一排布模块，用于选择预设数量个相同尺寸的圆形光斑得到第一层光斑；其中，所述第一层光斑中各个所述圆形光斑与周围的圆形光斑相切且围成的空隙最小，所述空隙包括第一类空隙和第二类空隙；

第二排布模块，用于以所述第一类空隙的中心为圆心排布所述圆形光斑得到第二层光斑；

第三排布模块，用于以所述第二类空隙的中心为圆心排布所述圆形光斑得到第三层光斑；

强化模块，用于依次使用所述第一层光斑、所述第二层光斑和所述第三层光斑对所述零件表面进行强化操作。