一种激光复合制备表层仿生结构的方法和装置

摘要

本发明涉及激光加工领域，特指一种基于激光雕刻和激光冲击的力学效应复合制备表层仿生结构的方法和装置，特别适用于仿生表面和摩擦副表面的加工。本发明的特征在于首先采用激光雕刻技术在工件表面制备具有一定密度(间距)、宽度、深度、角度、形状的规则微观几何形貌，然后激光冲击强化处理微观几何形貌区域，在工件表面加工出所需要形状和布置方式的、与润滑性能要求优化匹配的微观结构。实施该方法的装置包括依次相连的控制装置、纳秒激光发生器、激光束I、导光管I、全反镜I、光斑调节装置I、光纤激光器、激光束II、导光管II、全反镜II、光斑大小调节装置II、自动喷涂装置、约束层、吸收层、工件、工件夹具系统和五轴工作台。

主权项

1.一种激光复合制备表层仿生结构的方法，特征在于，具体步骤如下：(1)根据仿生表面微观形貌要求，通过控制装置编程(1)生成加工轨迹；(2)根据仿生表面的形貌、凹痕宽度和深度优化激光光斑直径和能量等工艺参数；(3)根据上述参数利用控制装置(1)控制光纤激光器(7)和五轴工作台(16)雕刻仿生表面，根据仿生表面要求的形貌、凹痕宽度和深度，可进行多次加工，通过控制装置(1)控制五轴工作台(16)控制工件(15)移动，按区域分片加工，直到整个工件(15)表面加工完成；(4)利用控制装置控制自动喷涂装置在要加工的表面喷涂均匀的吸收层；(5)吸收层干燥以后，利用控制装置(1)控制纳秒激光发生器(2)、自动喷涂装置(11)和五轴工作台(16)对雕刻表面进行激光冲击，在激光冲击时在工件(15)表面喷洒约束层(12)，通过约束层(12)照射到雕刻表面的吸收层(13)上引起吸收层(13)的汽化、电离形成冲击波，雕刻表面在冲击波的作用下发生塑性变形，即达到冲击强化效果；通过控制装置(1)控制五轴工作台(16)控制工件(15)移动，按区域分片加工，直到整个工件(15)表面加工完成。