一种激光熔覆结合激光喷丸强化表面改性的方法和装置

摘要

本发明提供一种基于激光熔覆结合激光喷丸强化复合表面改性的方法和装置，其特征使用同轴送粉式快速轴流CO2激光熔覆单元在基体表面熔覆一层涂层，然后用钕玻璃脉冲激光喷丸强化单元对熔覆涂层表面进行喷丸强化处理，利用测量反馈系统检测熔覆层的表面粗糙度及其残余应力分布状态，通过控制及处理系统实现对涂层表面粗糙度和残余应力的精确控制，从而获得性能优异的高质量的表面熔覆涂层。本发明的装置包括同轴送粉式激光熔覆单元、激光喷丸强化单元、数控工作系统、测量反馈系统和控制及处理系统，整个装置在计算机集成控制。本发明能降低残余拉应力水平，改善熔覆层质量，提高其使用寿命。

主权项

基于激光熔覆结合激光喷丸强化复合表面改性的方法，其特征在于步骤如下：[1]待熔覆基体表面进行预处理，将基体表面打磨并抛光到一定表面粗糙度Ra1.6，使用丙酮或酒精清洗表面油渍和污垢；[2]采用激光功率1.0～1.6KW、扫描速度6～10mm/s、送粉量3～5g/min、光斑尺寸1～5mm、搭接率60％～80％，在基材表面制备熔覆涂层，粉末的供给采用同轴送粉方式，由送粉器经同轴送粉嘴送入熔池，并用氩气保护粉末以防氧化；[3]由数控操作台控制多轴联动工作台，调整试样于加工位置，在熔覆层表面覆盖柔性贴膜作为能量吸收涂层，采用专用夹具装置对试样装夹、定位；[4]由中央控制及处理系统调整激光喷丸工艺参数，激光脉冲能量为25～40J，脉冲宽度20ns，光斑直径3～5mm，搭接率50％～70％；通过多轴联动工作台带动试样有序移动，用激光喷丸单元对熔覆层表面实施喷丸处理；[5]由测量反馈系统对喷丸后的熔覆涂层表面进行粗糙度和残余应力测量分析，检验喷丸效果，控制粗糙度值在Ra3.2以下，残余压应力值在-220Mpa以下，如达不到要求，则继续实施激光喷丸处理至检验合格；[6]对喷丸后的试样进行表面粗糙度检验，根据使用要求对表面进行后处理。