一种激光冲击时效的方法和装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103789529103789529A(43)申请公布日2014.05.14(21)申请号201310714972.2(22)申请日2013.12.23(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人顾永玉冯爱新张永康肖爱民(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人胡玲(51)Int.Cl.C21D10/00(2006.01)C22F3/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图2页附图2页(54)发明名称一种激光冲击时效的方法和装置(57)摘要一种激光冲击时效处理的方法和装置，装置包激光发生器、无机盐溶液、水槽、吸收层、工件、工作台、工作台控制器装置、计算机、激光发生器控制装置，将表面喷涂黑色吸收层材料的工件放在大比重的透明液体中然后采用强激光束辐照工件表面，吸收层材料吸收激光能量后发生爆炸形成冲击波，而大比重透明液体可以约束爆炸产物的扩散，增强冲击波的幅值和延长冲击波作用时间，工件表面冲击波向工件内部传播，工件内存在应力的地方的畸变的晶格在冲击波和原有应力联合作用下发生变化，使其恢复正常结构，因而工件内部应力得到释放，实施本发明的激光冲击时效处理，对于单件或小批量的零件，可避免使用功耗较大的热处理炉，节约能源和降低时效处理成本。CN103789529ACN10378952ACN103789529A权利要求书1/1页1.一种激光冲击时效处理装置，包括激光发生器（1）、无机盐溶液（2）、水槽（3）、涂有吸收层（4）的工件（5）、工作台（6）、工作台控制器装置（7）、计算机（8）、激光发生器控制装置（9），工作台（6）上放置水槽（3）、水槽内倒入无机盐溶液（2），水槽（3）中的无机盐溶液中放置涂有吸收层（4）的工件（5），在工件（5）正上方设有激光发生器（1），工作台（6）上还设有工作台控制器（7），工作台控制器及激光发生控制装置（9）与计算机（8）相连，激光发生器控制装置（9）连接激光发生器（1），其特征在于计算机（8）内设有根据几何图形能改变激光参数的软件。2.根据权利要求1所述的激光冲击时效处理装置，其特征在于无机盐溶液为比重大于水的饱和无机盐溶液。3.一种激光冲击时效处理的方法，其特征在于，利用权利要求1所述的激光冲击时效处理装置来进行处理，其具体方法如下：（1）计算机（8）根据根据几何形状确定激光参数，；（2）计算机（8）发出指令控制激光发生器控制装置（9），使其控制激光发生器（1）输出规定能量和脉冲宽度的激光束；（3）激光束穿过无机盐溶液（2）辐照在工件（5）表面的吸收层材料（4）上，吸收层材料（4）吸收激光能量后气化、离化产生冲击波（12）；（4）在吸收层气化物作用下无机盐溶液（2）形成气泡（11），同时冲击波（12）向工件（4）内部传播形成压缩应力波；（5）工件（4）中原来存在压应力处原有压应力和冲击波形成的压应力叠加，使压应力幅值超过材料的动态屈服强度，材料发生局部塑形波形，压应力得到一定程度释放；（6）激光脉冲结束后无机盐溶液气泡（11）破裂，形成气蚀，在工件（4）迎光面产生二次压应力冲击波（13），二次冲击波（13）向工件内部传播，使工件内部存在的压应力存材料再次发生局部微塑形波形，压应力得到进一步释放；（7）当激光冲击波（12）和二次气蚀冲击波（13）传播到工件背光面时，在工件（5）表面形成反射波（14），反射波（14）为拉伸波，拉伸波向工件（5）内部传播，工件（5）内部原有拉应力与反射拉伸波叠加使存在拉应力处材料发生局部微塑形波形，工件（5）内部拉应力得到释放；（8）计算机（8）发出指令给工作台控制器（7），控制工作台（6）移动，对工件（4）上的下一点进行冲击处理；（9）根据工艺需求，在计算机（8）控制下对工件（5）相关表面进行逐点冲击处理，直至达到需求的最终应力状态。2CN103789529A说明书1/3页一种激光冲击时效的方法和装置技术领域：[0001]本发明涉及金属加工领域，特指一种基于激光冲击波技术的铸件或焊接件的时效处理方法和装置，尤其适用于小型零件的单件处理。背景技术：[0002]铸件或焊接件因受热或冷却速度不均匀而存在热应力，在工件使用中热应力缓慢释放会引起工件变形，为减少工件变形，提高机械设备的使用性能，往往需采用一定措施来消除或减少工件中的热应力，常用的消除热应力方法包括自然时效、人工时效、振动消除热应力等，自然时效是将工件长时间放置在露天中通过日晒雨淋和昼夜温差变化促使工件中的热应力释放，这种方法往往需要数年甚至十几年的时间，自然时效处理后的工件比较稳定，变形量很小，但处理周期太长；人工时效是将工件放入加热