[发明专利]一种多层激光冲击强化方法及装置

说明书

本发明公开了一种多层激光冲击强化方法及装置，其中第二脉冲能量大于第一脉冲能量，第二脉冲宽度小于第一脉冲宽度。先以第一脉冲能量和第一脉冲宽度进行激光冲击，通过延长激光冲击波的作用时间增强冲击压力的穿透深度，提高激光冲击诱导工件残余压应力场的引入深度，由于第一脉冲能量小于第二脉冲能量，加工硬化程度较低，可减小对后期加工的阻碍。再以第二脉冲能量和第二脉冲宽度进行激光冲击，以增强脉冲能量的方式调节冲击压力，较大的冲击压力诱导的强烈塑性变形导致表面残余压应力增强。解决了当前的激光冲击强化工艺中，容易在前期加工时产生加工硬化层，阻碍后续激光冲击加工时工件的内部变形，降低残余压应力场的引入深度的技术问题。

技术领域

本发明涉及材料表面处理技术领域，尤其涉及一种多层激光冲击强化方法及装置。

背景技术

随着科技的发展，激光逐渐被应用在生活和工业的各个领域。激光冲击是一种利用强激光诱导的冲击波对金属进行表面强化的新技术，能够大幅度增强金属材料的耐久性。与传统的表面强化技术一致，激光冲击处理也通过表面强烈塑性变形的方式实现强化效果。

对于厚壁工件而言，一般采用多层激光冲击方法提高塑性变形量，达到高强度残余应力场的引入。传统的多层激光冲击强化工艺中，每次激光冲击选取相同的工艺参数，前期加工时便使得工件表面形成明显的加工硬化层，塑形和韧性偏低的表面硬化层会对后续激光冲击造成阻碍，影响工件内部变形，降低残余压应力场的引入深度。

因此，导致了当前的激光冲击强化工艺中，容易在前期加工时产生加工硬化层，阻碍后续激光冲击加工时工件的内部变形，降低残余压应力场的引入深度的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种多层激光冲击强化方法及装置，解决了当前的激光冲击强化工艺中，容易在前期加工时产生加工硬化层，阻碍后续激光冲击加工时工件的内部变形，降低残余压应力场的引入深度的技术问题。

本发明提供了一种多层激光冲击强化方法，包括：

S1：以第一脉冲能量和第一脉冲宽度对待加工工件进行第一预置次数的激光冲击；

S2：以第二脉冲能量和第二脉冲宽度对待加工工件进行第二预置次数的激光冲击，其中，第二脉冲能量大于第一脉冲能量，第二脉冲宽度小于第一脉冲宽度。

优选地，步骤S1之前还包括：步骤S0；

S0：根据待加工工件的目标残余压应力场强度确定第一脉冲能量、第一脉冲宽度、第一预置次数、第二脉冲能量、第二脉冲宽度和第二预置次数。

本发明提供了一种多层激光冲击强化装置，包括：

第一加工单元，用于以第一脉冲能量和第一脉冲宽度对待加工工件进行第一预置次数的激光冲击；

第二加工单元，用于以第二脉冲能量和第二脉冲宽度对待加工工件进行第二预置次数的激光冲击，其中，第二脉冲能量大于第一脉冲能量，第二脉冲宽度小于第一脉冲宽度。

优选地，还包括：参数设置单元；

参数设置单元，用于根据待加工工件的目标残余压应力场强度确定第一脉冲能量、第一脉冲宽度、第一预置次数、第二脉冲能量、第二脉冲宽度和第二预置次数。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：