[发明专利]一种抑制激光冲击强化中薄型板材变形的方法和装置

说明书

本发明属于激光加工技术领域，具体是一种抑制激光冲击强化中薄型板材变形的方法和装置。本发明中采用多孔的衬板和压边块来增加板材的强度抑制冲击过生中的凹陷变形，采用真空的负压力和大气的压力差来抑制冲击过程的凸起变形，能够有效的抑制中薄板材在冲击过程中的变形,提高激光冲击效率，提高激光冲击强化的效果。

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，具体是一种抑制激光冲击强化中薄型板材变形的方法和装置，特指一种中薄型板材在激光冲击过程中抑制其变形，提高激光冲击强化效果的装置和方法。本方法适用于中薄型板材且塑性和韧性较好，抑制产生冲击变形的装置。

背景技术

激光冲击强化技术是一种新型的表面处理技术，是利用高能量密度(GW/cm²量级)，短脉冲(10ns-30ns量级)激光冲击材料表面，在材料的表面由于吸收层瞬间吸收的高能诱导产生等离子体，等离子体在其约束层的约束下会在材料表面产生冲击波并向材料的内部进行传播，使材料表面一定区域内产生塑性变形和位错结构，在材料表层形成较大的残余压应力，提高材料的疲劳强度和耐腐蚀性能。目前激光冲击强化技术广泛应用于航空航天、汽车及其它机械制造领域，来提高材料的使用寿命。

行业内一般默认将板材厚度≤8mm的板材称为中薄板。激光冲击强化过程中由于瞬间产生的巨大能量会使冲击板材时产生变形，对于塑性和韧性较好的镁、铝等合金，由于且强度较小，激光冲击中薄型板材时会产生翘曲现象。如果变形较大，在激光冲击处理后就需要机械的方式来校正处理板材，这会破坏激光冲击强化的效果，也会增加机械工序。因此在激光冲击强化板材过程中需要抑制冲击变形。

专利申请号201110448739.5的中国专利，发明名称为：一种带均热与恒压的激光冲击温成形方法与装置，该专利采用加热线圈提高型腔内液体的系统温度，使用溢流阀控制型腔内的压力值，产生持续的背压。该方法的缺点是：板材在冲击过程中只受到背压作用，只能够抑制板材在冲击过程中的凹陷变形。而当冲击中薄型板材且需要多次冲击时，板材会产生凸起变形，而此时的持续背压会加巨板材的变形，使板材变形幅度更大甚至失效。

专利申请号201310305605.1的中国专利，发明名称为：一种激光冲击强化的增压装置，该专利采用锥形挡套的作用，使等离子体的横向爆炸受到约束，延长爆炸的作用时间，增加压力持续时间，提高强化效果。该方法的缺点是：并未考虑激光冲击强化过程中增加的压力持续时间作用会增加板材的变形，并未对板材的变形加以抑制。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种抑制激光冲击强化中薄型板材变形的方法和装置。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种抑制激光冲击强化中薄型板材变形的装置，其特征在于，所述装置包括激光发生器，反射镜，聚焦透镜，压边块，约束层，板材，多孔衬板，排气阀，抽气泵，真空腔，压力传感器，吸收层，中心控制系统，数控工作平台；所述真空腔固定在数控工作平台上，真空腔内设有压力传感器，真空腔外接抽气泵和排气阀，多孔衬板位于真空腔上，板材安装在多孔衬板上，板材上设有能量吸收层和约束层，压边块位于约束层上周边位置；中心控制系统连接激光发生器和压力传感器，激光发生器发出的激光依次经过反射镜，聚焦透镜对板材进行冲击强化。

一种抑制激光冲击强化中薄型板材变形的方法，其特征是，对板材在激光冲击过程中可能产生的凸起和凹陷变形加以抑制，采用真空腔和多孔衬板以及压边块来对板材进行冲击过程中的变形进行抑制。具体步骤如下：

A、对板材进行预处理；

B、在板材表面贴上能量吸收层；

C、将贴好吸收层的板材放置在多孔衬板上，并在板材的上方放置约束层；

D、用压边块将板材固定好；