激光冲击强化技术原理及其应用研究
2019-02-20刘学军张旖诺吴嘉俊胡太友张洪瑶李长云万烂军
有色金属加工 2019年1期
刘学军,张旖诺,吴嘉俊,胡太友,张洪瑶,李长云,万烂军
(1.中国科学院沈阳自动化研究所 装备制造技术研究室,辽宁 沈阳 110016;2.湖南工业大学 计算机学院,株洲412007 )
激光技术被誉为现代制造工业的“万能加工工具”、“未来制造系统共同的加工手段”。现代激光工业技术的常见应用如切割、焊接、激光增材制造、激光抛光等,都是利用了激光的热效应来进行加工,而作为激光表面改性技术最新应用的激光冲击强化技术,其加工过程中利用的却是激光的力学效应(当材料受到激光辐射照射时产生的冲击波)。激光冲击强化(laser shock peeing/processing,LSP)又称激光喷丸,兴起于20世纪70年代初,是一种新型的表面处理技术。经激光冲击强化处理后,材料表面会形成一定深度影响层的残余压应力,从而抑制材料疲劳裂纹的萌生和发展,显著延长材料的疲劳寿命,提高材料的抗腐蚀性和耐磨性[1-3];适用于高硬度、高脆性及高熔点的金属材料表面处理。激光冲击强化技术具有高效、环保、不会破坏靶材表面完整性等优势,近年来,该技术受到广泛重视,得到了快速发展。
金属材料的主要失效形式是疲劳、腐蚀和磨损,而这些失效形式无一例外均开始于材料表面,所以金属材料表面的结构及其综合性能直接影响着金属材料的综合性能。对于具有高强度结构的金属材料,由于材料的抗疲劳强度要求高,因此激光冲击强化技术可以满足材料的硬度、残余应力、组织损伤等“表面完整性抗疲劳制造”技术指标,比如可以提高带紧固孔连接件的疲劳寿命,降低孔边的裂纹扩展速率等[4]。……
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