[发明专利]一种激光斜冲击强化复杂零件的加工方法

权利要求书

1.一种激光斜冲击强化复杂零件的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对待加工零件进行失效分析，确定需要进行激光冲击强化的区域；

S2、根据待加工零件结构特征，确定激光斜入射角度α的值，以获得斜入射角α对应的反射角β，通过斜入射角度α获得实际作用于该区域的激光光斑的面积S；

S3、在激光反射路径上设置激光能量测定仪，用于检测反射激光的能量E₂；

S4、根据待加工零件的材料和冲击区域所需要的强化强度，选取得出实际作用于待加工零件的冲击强化区域的激光功率密度I，以及激光冲击强化的激光脉冲宽度τ；并通过功率密度I＝E₁/(s×τ)得出实际作用于冲击强化区域的激光能量E₁，根据E₁初步确定激光器所需要发射出来的能量E₀、激光光斑直径、激光脉冲宽度、冲击次数n以及冲击路径，E₀大于E₁；

S5、根据步骤S4初步确定的激光参数在阿尔门试片上进行预冲击，优化激光参数；

S6、根据步骤S5优化所得的参数对待加工零件的区域进行激光斜冲击强化；根据步骤S5优化所得的参数对待加工零件进行激光冲击强化，至第n次激光冲击强化；每进行一次激光冲击强化，计算激光作用于待加工零件表面的实际能量E₃，E₃＝激光器发射的能量E₀-反射激光的能量E₂，并将其与S4的能量E₁相比较：

1)如果E₃小于E₁，则对该冲击区域进行一次补偿冲击；

2)如果E₃大于E₁，则在下一次冲击时减小该区域的冲击能量；

S7、零件强化效果检测：

1)如果已加工零件符合要求，则加工完成；

2)如果已加工零件不符合要求：

2.1)则判断已加工零件是否可以进行修复，如果可以则重复S1-S6步骤；

2.2)如果不可以则报废已加工零件；

所述S5的具体内容为：

运用激光冲击强化系统，根据步骤S4初步确定的激光参数对阿尔门试片进行激光冲击强化试验，并通过激光能量测定仪检测激光斜冲击时反射激光的能量E₂和检验冲击后阿尔门试片的强化效果，再根据强化的效果与能量E₂的大小来调整优化激光工艺参数；

所述S5的具体内容为：

所述激光能量测量仪与计算机控制系统通信连接，激光能量测量仪将检测数据传输到计算机控制系统进行数据分析和对比判断。

2.根据权利要求1所述的一种激光斜冲击强化复杂零件的加工方法，其特征在于，所述S1的具体内容为：

运用有限元软件对待加工零件进行受力分析和振动分析，并根据分析结果，确定零件的薄弱区域，再结合待加工零件使用过程中出现的失效形式，最终确定需要冲击强化的区域。

3.根据权利要求1所述的一种激光斜冲击强化复杂零件的加工方法，其特征在于，所述S4的具体内容为：

根据E₁初步确定激光器所需要发射出来的能量E₀比E₁大2～4J。

4.根据权利要求1所述的一种激光斜冲击强化复杂零件的加工方法，其特征在于，所述S4的具体内容为：

所述步骤S4中实际作用于待加工零件的激光能量产生的冲击波压力峰值由功率密度I确定，冲击波压力峰值在材料的2σ_HEL到2.5σ_HEL之间。

5.根据权利要求1所述的一种激光斜冲击强化复杂零件的加工方法，其特征在于，所述S5的具体内容为：

所选用的阿尔门试片材料与待加工零件的冲击区域材料相同。

6.根据权利要求2所述的一种激光斜冲击强化复杂零件的加工方法，其特征在于，所述有限元软件为ANSYS。