一种面向抗疲劳制造的受控激光喷丸强化方法和装置

摘要

本发明涉及受控激光喷丸强化方法和装置，首先在通用疲劳分析软件中建立疲劳分析模型，根据强化后预期达到的疲劳寿命值，对零件中的残余应力分布进行优化，得到满足要求的残余应力分布；将上述残余应力分布导入结构力学CAE分析软件，优化出作用在金属板料表面的激光冲击波压力及喷丸轨迹；随后计算机控制系统自动选择激光喷丸时的脉冲参数及光束变换装置；激光器发出一个高能短脉冲激光束，经光学变换装置及光学掩模，转换为高幅冲击波压力作用在零件表面；利用测量反馈系统在线检测激光喷丸强化中零件表层应力及应变的分布情况，通过专用计算机软件模块进行误差分析和参数修正，确保在零件表层产生预期的残余应力分布以实现抗疲劳性能强化要求。

主权项

1. 一种面向抗疲劳制造的受控激光喷丸强化方法，其特征在于：首先在通用疲劳分析软件中建立疲劳分析模型，根据强化后预期达到的疲劳寿命值，对零件中的残余应力分布进行优化，得到满足疲劳性能强化要求的残余应力分布；将上述残余应力分布导入结构力学CAE分析软件，优化出作用在金属板料表面的激光冲击波压力及喷丸轨迹；根据激光冲击波压力与激光喷丸工艺参数之间的关系式，由计算机控制系统自动选择优化的激光冲击波压力对应的激光喷丸脉冲能量、脉冲宽度、脉冲形状、喷丸次数及光束变换装置；使用计算机编制NC加工程序，控制导光系统及工作台所走轨迹进行激光喷丸强化加工；激光器发出的一个高能量短脉冲激光束，通过光束变换装置可转变成若干个群脉冲，再通过光学掩模筛选所需脉冲作用方式辐照在工件表面的能量转换体上，转变成对应冲击波压力大小作用在金属零件表面；利用测量反馈系统在线检测激光喷丸强化中零件表层应力及应变的分布情况，通过基于ABAQUS软件平台编制的专用激光冲击波压力加载下的应力应变分析模块进行误差分析和参数修正，进一步指导激光喷丸强化实验，确保在零件表层产生预期的残余应力分布以实现抗疲劳性能强化要求。