激光诱导冲击波表面颗粒转移的研究

设计了一系列的实验,研究基于激光诱导冲击波的表面微米SiC颗粒的转移,并且对转移区域的面积和脉冲激光的能量关系进行了分析。

约束层刚性对激光诱导冲击波影响的研究

用不同的实验方法研究了约束层的厚度和弹性与激光冲击强化效果和变形量的关系,进而说明约束层本身的刚性对激光诱导冲击波的影响。实验表明,采用一定厚度的约束层,既能有效利用激光能量,又能获得较大的激光冲击波峰压;一定刚性的约束层比弹性约束层更能有效提高激光冲击波的峰压,从而能得到更好的激光冲击效果。

激光冲击强化过程监测及其质量在线评估:现状与挑战

激光冲击强化(Laser shock peening,LSP)是一种新型抗疲劳延寿制造技术,可应用于航空发动机关键零部件。现有LSP离线检测方法存在“质量盲区”的问题,为提高LSP加工质量的一致性、可靠性和稳定性,有必要开展LSP过程多源信息的精确感知和靶材表面完整性在线评估研究。从LSP瞬态高能过程所释放的两类重要物理信息入手,即激光诱导等离子体冲击波(Laser induced plasma shock wave,LIPSW)和激光诱导等离子体光谱(Laser induced plasma spectroscopy,LIPS),分别综述了LSP动态过程两类信息监测感知的研究现状,以及多源信息融合(Multi-source information fusion,MSIF)技术在LSP领域的研究进展。最后探讨了亟待解决的科学问题和现存的挑战。

激光浸液诱导冲击调控电火花线切割热变形行为

电火花线切割(WEDM)加工金属薄壁过程中产生的热变形现象几乎无法避免,制约了WEDM在薄壁类零件精密加工中的应用。本研究提出一种利用激光浸液诱导冲击调控WEDM加工金属薄壁热弯曲变形的新工艺,以获得低/无变形薄壁件。对不同线切割参数加工的In718与TC4金属薄壁热变形量进行标定,获得热弯曲量与工艺参数间的规律。薄壁热弯受脉冲时间影响最为明显,脉冲间隙的影响则并不显著。基于激光冲击仿真与实验结果选取合适的激光参数对薄壁区域进行冲击加工,能够有效恢复薄壁热变形。针对不同厚度的In718与TC4薄壁,均能使用激光浸液诱导冲击对热弯曲变形量进行调控,当激光能量为80 mJ,光斑间距(x-y)为0.5~0.5 mm,冲击次数为1时,调控效果最好。调控后的所有薄壁翘曲度最低仅1.4μm,热变形最高可减少98.35%。对加工后的薄壁表面完整性进行检测,结果表明新工艺在调控薄壁变形的同时,薄壁表面硬度提高了20%以上,降低表面粗糙度与重铸层厚度,此外还能一定程度改善薄壁表面裂纹。

激光冲击强化中的激光变量——研究进展和拓展空间

在激光冲击强化(LSP)技术中,作为冲击载荷的驱动源头和能量来源,激光脉冲参数的不同选取决定着激光吸收机制取向、能量沉积程度乃至等离子爆炸行为规律的差异,进而对冲击载荷形态特征和材料表面强化效果产生重要的决定作用。本文对目前LSP技术中涉及的各类激光参数在激光驱动冲击效应中的作用机理、影响规律,以及在工艺配给上的研究和认知现状进行了综述。针对激光时域结构在决定等离子体膨爆行为和冲击载荷特征中的重要性,以及目前LSP普遍采用调Q激光器高斯时间波形的技术现状展开评述,并指出通过优化激光脉冲时域结构来提升光能向机械能的转换效率,或通过调节激光时域参数来实现精准操控冲击载荷特征具有可能性。

纳秒激光在铜靶材中诱导冲击波的实验研究

基于聚偏二氟乙烯压电传感器,对铜靶材中纳秒激光脉冲诱导的冲击波传播过程进行了实验研究,给出了铜靶材内冲击压强随激光脉冲能量和靶材厚度的变化规律.实验结果表明:500 m J激光脉冲能量作用到2 mm厚的铜靶材产生的冲击压强达到2.1 MPa;激光脉冲能量从200 m J增加到500 m J,在铜靶材厚度为2和4 mm条件下,冲击压强分别增加了162%和231%;而当铜靶材厚度从2 mm增加到6 mm时,在400和500 m J激光脉冲能量作用下,铜靶材内冲击压强分别降低了32%和49%.

2024铝合金异形件纳秒激光喷丸成形的实验研究

通过激光喷丸成形实验研究了不同工艺参数对2024铝合金单曲率件及S形双曲率异形件的变形方式和变形量的影响规律,分析了S形双曲率异形件的制造方法,并实验获得了三维扭曲件。结果表明,当增大激光单脉冲能量和减小试样厚度时,试样容易发生凹面成形,反之,试样容易发生凸面成形。增大冲击区面积和光斑搭接率会增大试样的变形量,但不会改变其变形方式。激光喷丸成形2024铝合金S形双曲率异形件和激光喷丸成形单曲率件的规律一致。为了获得2024铝合金S形双曲率异形件,薄板材可采用"凸面成形+凸面成形"的方式,厚板材可采用"凹面成形+凹面成形"的方式。