激光沖擊強(qiáng)化性能的影響因素

1、光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫激光沖擊強(qiáng)化性能的主要影響因素課 程：激光加工質(zhì)量性能檢測(cè)主講教師： 高 堯光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫了解影響激光沖擊強(qiáng)化效果的主要因素，掌握如何優(yōu)化沖擊參數(shù)教學(xué)目標(biāo)光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫由于激光沖擊強(qiáng)化處理的沖擊波是由等離子體產(chǎn)生的,因此影響激光沖擊強(qiáng)化處理效果的因素與產(chǎn)生等離子體的參數(shù)有關(guān),包括激光參數(shù)、金屬材料表面特性、涂層、環(huán)境氛圍等,同時(shí)與約束層也有極大關(guān)系。在諸多因素中,激光參數(shù)、涂層、約束層是主要的影響因素,實(shí)際沖擊過程中沖擊參數(shù)的優(yōu)化就是上述各因素的優(yōu)化組合。影響激光沖擊強(qiáng)化性能的因素光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫2 3 41激光功率密度激光脈

2、寬約束層吸收層影響激光沖擊強(qiáng)化性能的因素光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫激光功率密度激光功率密度越大，持續(xù)作用時(shí)間越長(zhǎng)，沖擊壓力越大，沖擊區(qū)表面硬度越高，但是達(dá)到某一功率密度后，硬度值會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)，因此存在一個(gè)最小的的臨界沖擊壓力。激光功率密度大小應(yīng)根據(jù)試樣材料的物理機(jī)械性能來具體選擇。光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫激光脈寬激光脈寬的大小對(duì)激光沖擊處理效果有很大影響。激光沖擊處理后材料的塑性變形深度、表面殘余壓應(yīng)力均與激光脈寬有關(guān)。沖擊波脈寬(激光脈寬的1.3倍)與靶的塑性變形深度成線性關(guān)系。因此從強(qiáng)化效果的角度來看,采用較大的激光脈沖寬度可獲得較好的強(qiáng)化效果然而過大的激光脈沖寬度極易造成金屬材料

3、表面的熱損傷,降低激光沖擊處理的效果。光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫約束層在激光沖擊過程中,約束層可以有效提高激光沖擊中產(chǎn)生的對(duì)沖擊波峰壓。作為激光沖擊約束層的材料都具有以下幾個(gè)特點(diǎn):1)對(duì)某種波長(zhǎng)的激光具有高的透光率;2)有較高的機(jī)械強(qiáng)度(抗剪切和抗拉伸強(qiáng)度);3)在滿足一定機(jī)械強(qiáng)度的要求下,約束層要有一個(gè)合理的厚度。光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫約束層在激光沖擊過程中,約束層可以有效提高激光沖擊中產(chǎn)生的對(duì)沖擊波峰壓。作為激光沖擊約束層的材料都具有以下幾個(gè)特點(diǎn):1)對(duì)某種波長(zhǎng)的激光具有高的透光率;2)有較高的機(jī)械強(qiáng)度(抗剪切和抗拉伸強(qiáng)度);3)在滿足一定機(jī)械強(qiáng)度的要求下,約束層要有一個(gè)合理的厚度

4、。光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫約束層國(guó)內(nèi)外目前主要以水和玻璃為約束層在激光沖擊時(shí)在激光沖擊時(shí), ,有無約束層激光沖擊產(chǎn)生的峰值壓力相差較大。有無約束層激光沖擊產(chǎn)生的峰值壓力相差較大。光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫吸收涂層1磷化吸光涂層(利用化學(xué)或電化學(xué)方法獲得磷酸鹽)噴涂和涂敷的吸光涂層(在金屬表面噴涂或涂敷黑漆等)2提高對(duì)不同波長(zhǎng)激光能量的吸收率吸收層光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫吸收層二是涂層可以起到有效保護(hù)金屬工件表面免受高能激光束直接輻照產(chǎn)生表面“融蝕”從而改善了激光沖擊后金屬工件表面質(zhì)量。一是涂層在高能束激光作用下氣化、爆炸產(chǎn)生了沖擊波,從而對(duì)金屬工件起到強(qiáng)化作用。光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫 激光功率密度12激光脈寬3約束層小結(jié)4吸收層