磁水双约束脉冲激光冲击强化方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114990323A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210426230.9(22)申请日2022.04.21(71)申请人河南机电职业学院地址451100河南省郑州市新郑市龙湖镇泰山路与郑新路交叉口西南角(72)发明人杜全斌毛望军陈超王星星张黎燕刘忠明纠永涛崔冰王庆海王晓侃(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463专利代理师宋南(51)Int.Cl.C21D10/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称磁水双约束脉冲激光冲击强化方法及系统(57)摘要本申请涉及齿轮表面改性技术领域，尤其是涉及一种磁水双约束脉冲激光冲击强化方法及系统，磁水双约束脉冲激光冲击强化方法包括如下步骤：对渗碳淬火齿轮试样的齿面进行清洗及吹干；将渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面置于磁场中；在待强化齿面布置吸收层及流体约束层，且吸收层紧贴在待强化齿面设置，而后对待强化齿面进行激光冲击强化处理；测试处理后的齿面的表面的硬度\粗糙度，若不满足预设要求，则调节参数并再次进行激光冲击处理，直至硬度值、粗糙度值满足预设要求为止。可见，采用磁/水双约束脉冲激光冲击强化技术对渗碳淬火齿轮的待强化齿面进行强化处理，提高了齿轮抗胶合能力的效果。CN114990323ACN114990323A权利要求书1/2页1.一种磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，其特征在于，包括如下步骤：对渗碳淬火齿轮试样的齿面进行清洗以及吹干；将所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面置于磁场中；在所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面布置用于被激光束激发产生带电粒子团的吸收层以及用于对所述带电粒子团进行约束的流体约束层，且所述吸收层紧贴所述待强化齿面设置，而后对所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面进行激光冲击强化处理；对激光冲击强化后的所述渗碳淬火齿轮试样的齿面的表面的硬度、粗糙度进行测试，如测得的硬度值、粗糙度不满足预设要求，则调整激光冲击强化的相关参数，再次进行激光冲击强化处理，直至激光冲击强化后的所述渗碳淬火齿轮试样的齿面的表面的硬度值和粗糙度值满足预设要求为止。2.根据权利要求1所述的磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，其特征在于，在激光强化工艺步骤中，所述磁场的磁感线与所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面相平行设置，且所述磁场的磁感线的方向由上向下；调整所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面的方位和/或激光发生器的方位，以使得激光发射器的发射部与所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面的表面之间的距离为300mm～800mm；以使得激光发生器所发射的激光束以40℃～90℃的角度入射至待强化齿面的表面。3.根据权利要求1所述的磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，其特征在于，在激光强化工艺步骤中，激光发生器发射的激光束经过平凸透镜聚焦到所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面。4.根据权利要求3所述的磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，其特征在于，所述平凸透镜的焦距为100mm～200mm。5.根据权利要求1所述的磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，其特征在于，在激光强化工艺步骤中，采用的工艺参数如下：激光波长为193nm～1064nm，激光能量为2J～9J，光斑直径为0.5mm～3mm，脉宽为8ns～10ns，冲击次数为1次～3次，光斑搭接率为40％～75％，所述吸收层为750μm～120μm厚的不透明铝箔，所述流体约束层为1mm～2mm厚的流水层，所述渗碳淬火齿轮试样的旋转角度为2π/Z，Z为齿数。6.根据权利要求1所述的磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，其特征在于，在激光强化工艺步骤中，所述待强化齿面位于所述磁场的几何中心线的一侧，并且靠近激光发生器设置。7.根据权利要求6所述的磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，其特征在于，所述待强化齿面与所述磁场的几何中心线的距离为(1/4～1/3)B，其中，B为磁极的宽度。8.根据权利要求1所述的磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，其特征在于，所述磁场的强度为1T～1.5T。9.根据权利要求1所述的磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，其特征在于，所述对渗碳淬火齿轮齿面试样进行清洗以及吹干包括如下步骤：首先对所述渗碳淬火齿轮的待强化齿面逐级进行碱洗、酒精超声清洗处理，最后吹干备用。10.一种磁水双约束脉冲激光冲击强化系统，其特征在于，所述磁水双约束脉冲激光冲击强化系统包括激光发生器、平凸透镜、磁场、分度旋转装置、夹具以及喷水构件；2CN114990323A权利要求书2/2页其中，所述磁场的磁感线的方向沿着竖直方向由上向下；所述分度旋转装置设置于所述磁场中；所述夹具设置于所述分度旋转装置；所述激光发生器位于所述磁场的一侧，且所述平凸透镜设置于所述激光发生器与所述磁场之间，以使得所述激光