激光冲击微调校方法及装置

摘要

一种激光冲击微调校的方法及其装置，其特征是先将悬臂状靶材试样打磨，以保证靶材表面光滑与平整度，并保证靶材的清洁，靶材表面应涂黑漆，以保证靶材对激光的吸收率，用水作为约束层覆盖于黑漆表面。靶材用夹具紧固以保证位置。开启纳秒脉冲激光器，调节好光路，使由纳秒脉冲激光器输出的激光经平面反射镜和聚焦透镜聚焦于靶材表面，然后对纳秒脉冲激光进行单次或多次发射操作，靶材在单或多次脉冲激光冲击下产生微弯曲形变，通过调整激光的能量即控制靶材变形程度，从而实现靶材弯曲曲率的微调校。本发明能对靶材产生极高的压应力和应变率，不仅可实现靶材弯曲曲率的微调校而且能改善靶材性能，使靶材能抵抗更大的弯矩。

主权项

一种激光冲击微调校方法，其特征是它包括以下步骤：    首先，将悬臂状靶材打磨，以保证靶材表面光滑与平整度，并采用无水酒精清洗靶材表面，保证靶材的清洁；其次，在靶材表面涂上黑漆形成不透明涂层，以保证靶材对激光的吸收率；第三，将涂有黑漆的靶材放入作为约束层的水中，利用水作为约束层，覆盖于黑漆表面；第四，将靶材的一端用夹具紧固，另一端呈悬臂状以保证位置，开启纳秒脉冲激光器，调节好光路，使由纳秒脉冲激光器输出的激光经平面反射镜和聚焦透镜聚焦于靶材表面，然后对脉冲激光进行单次或多次发射操作，从而实现靶材的单次或多次脉冲激光冲击；通过激光诱导冲击波实现靶材曲率的修改；当高能量的脉冲激光束照射到靶材表面，不透明涂层瞬间产生汽化变成高温高压等离子；伴随着不透明涂层的烧蚀，产生的等离子体体积逐渐扩大，产生冲击波，进而对靶材表面施加机械压应力；不透明涂层作为牺牲层材料，用以避免脉冲激光照射靶材表面产生的热效应作用，透明的约束层延迟了热膨胀和限制了等离子体空间位置，从而产生更高的压力，由于吸收层和约束层的热障保护，使得整个变形过程仅是力作用下冷冲压变形，与激光热调校相比，靶材表面质量好，无表面烧蚀微裂纹产生；激光冲击处理具有可叠加性，材料的多次冲击不仅能提高调校效果，而且能增大冲击处理区域，实现大面积的冲击处理，多次冲击也能对首次冲击的效果进行修补，提高处理的柔度，使得激光冲击处理技术可以和其它材料成形技术一起配合使用；因为靶材被做成微机械悬梁形状，拥有一自由端，一固定端，当激光束照射到靶材的自由端时，向下的冲击载荷赋予靶材冲击区域以向下的惯性，当激光束停止照射时，由于惯性，靶材的自由端继续向下运动，导致局部塑性变形的产生，局部塑性变形的产生引发冲击区域的物质流流动，致使靶材塑性变形，产生弯曲变形，因此通过调整激光的能量即能控制靶材悬臂端变形程度，实现悬臂端变形的微调校；其中所述的激光的工作状态参数为波长532nm或1064nm输出单脉冲。