一种激光冲击制造表面微凸起形貌的装置和方法

摘要

本发明提供了一种激光冲击制造表面微凸起形貌的方法，属于激光加工技术领域。金属工件表面依次覆盖粘性胶、吸收层和约束层。激光透过约束层作用于吸收层，吸收层吸收激光能量后气化电离膨胀产生高压冲击波，作用于金属工件表面。大量冲击波机械能转化为热能，金属工件表面温度急速升高超过其熔点形成微熔池，同时金属工件表面温度也超过粘性胶气化点，粘性胶气化膨胀。粘性胶气化膨胀形成的二次冲击波作用于金属工件表面的微熔池，将熔池中心材料向两边推挤，堆积到熔池边缘。冲击波作用结束后，熔化金属凝固，金属表面形成两边有微凸起的凹坑形貌。本发明所提供方法，同时实现了激光冲击表面改性和激光表面微造型，且工艺简单，易于实现。

主权项

一种激光冲击制造表面微凸起形貌的方法，其特征在于：第一步，激光束(5)透过透明约束层(4)照射吸收层(3)，吸收层(3)吸收激光能量，气化电离，产生等离子体(6)；第二步，被约束的等离子体(6)产生高压冲击波(7)，透过吸收层(3)，作用于粘性胶(2)和金属工件(1)表面；第三步，高压冲击波(7)加载时间极短，大量冲击波机械能转化为热能，剩余吸收层、金属工件(1)表面，以及粘性胶(2)的温度均急速升高；第四步，当金属工件(1)表面温度升高超过其熔点后，金属工件(1)表面形成微熔池(8)，与此同时，金属工件(1)表面温度超过粘性胶(2)的气化点，粘性胶(2)气化形成粘性胶气化区(9)；第五步，粘性胶(2)在金属工件(1)和吸收层(3)之间气化膨胀，形成粘性胶气化膨胀区(10)，且该膨胀区被约束于金属工件(1)和吸收层(3)之间的形成二次冲击波(11)作用于金属工件(1)表面的微熔池(8)；第六步，二次冲击波(11)将微熔池(8)中心材料向两边推挤，堆积到熔池边缘，当冲击波作用结束后，熔化金属凝固，在金属表面形成两边有微凸起的凹坑形貌(12)。