激光喷丸工艺参数对水约束层动态响应的影响

研究激光冲击作用下水约束层的动态响应过程,对于提高冲击效应的稳定性和可靠性具有重要意义。通过建立激光冲击作用下水约束层动态响应的试验观测系统,分析不同脉冲能量和出水水压作用下水约束层动态响应时间和冲击效应的影响规律。研究结果表明,一定压力下的喷嘴圆柱射流在工件表面会形成一层稳定的水膜,能够满足激光冲击水约束层需求;在高能激光诱导等离子体冲击波作用下,水约束层爆炸飞溅并产生大量水雾,但连续水射流作用能够使得水约束层快速恢复,水雾也逐渐消散;不同脉冲能量和出水水压对水约束层动态响应时间和冲击效应无显著影响,水约束层恢复时间为4~18ms,水雾持续时间为30~50ms,允许激光器最大出光频率可达20Hz以上。

水约束层在激光喷丸中的应用研究

水约束层可以提高等离子体的压力和脉宽,已经成功应用于激光喷丸工程化加工。本文研究了水约束层的基本属性,例如水对不同波长激光的吸收率、寄生等离子体产生机制。还详细分析了寄生等离子体存在时,1064nm波长激光的透过率和等离子体压力随激光功率密度的演化过程。最后介绍了水约束层下激光喷丸的光路净化方案。