理后抗拉强度为430MPa，LY2铝合金dmaxSl8ym，￡为0.095，为-0.1。
[0022]步骤一，根据使用要求，期望在处理部位获得的残余压应力深度为1.0mm?1.2mm。
[0023]步骤二，从待处理金属材料上取样，取样尺寸为1mmX 1mmX 1mm立方体，将该样品的待处理表面进行手工打磨并抛光，保证试样待处理表面的平面度低于0.1微米，制成激光喷丸强化试样。
[0024]步骤三，以激光脉宽为1ns、激光功率密度3.5 X 109W/cm2、激光光斑直径2.5mm、约束层厚度1mm、吸收层材质为黑漆、吸收层厚度为ΙΟΟμπι，对试样的待处理表面进行激光喷丸强化处理。
[0025]步骤四，去除约束层黑漆，保证激光喷丸强化处理后形成的微凹坑表面不被划伤，并在丙酮溶液中进行超声清洗，测量出凹坑深度d为10.5 μπι。
[0026]步骤五，通过凹坑深度，根据经验公式Lp=0.095*d-0.1，计算可得残余压应力层的深度Lp为0.898 mm，判定该参数不在最佳强化效果范围内，将激光功率密度增加到4 X109W/cm2，其余参数不变，重复步骤二至步骤四，测得凹坑深度为12.8μπι，计算得到残余压应力层的深度Lp为1.116mm。
[0027]步骤六，对功率密度为4X109W/cm2时的试样进行逐层电解腐蚀，每层腐蚀深度为
0.05mm并采用X射线衍射仪测量凹坑中心位置的残余应力状态，测得的残余压应力层深度Lp为1.05 mm η
[0028]功率密度为4X 109W/cm2时，经验公式获得的Lp与实验测量Lp误差为6.2%，该参数为优化的激光喷丸强化参数。
[0029]实施实例二:
对某型汽轮机叶片边缘进行激光喷丸强化，待处理金属材料为316不锈钢，经热处理后抗拉强度为360MPa，304不锈钢dmax为18μπι，ε为0.074，c为0.1。
[0030]步骤一，根据使用要求，期望在处理部位获得的残余压应力深度为1.2mm?1.4mm。
[0031]步骤二，从待处理金属材料上取样，取样尺寸为1mmX 1mmX 1mm立方体，将该样品的待处理表面进行手工打磨并抛光，保证试样待处理表面的平面度低于0.1微米，制成激光喷丸强化试样。
[0032]步骤三，以激光脉宽为15ns、激光功率密度2.5 X 109W/cm2、激光光斑直径3mm、约束层厚度1_、吸收层材质为聚酯黑胶带、吸收层厚度为150μπι，对试样的待处理表面进行激光喷丸强化处理。
[0033]步骤四，去除约束层聚酯黑胶带，保证激光喷丸强化处理后形成的微凹坑表面不被划伤，并在丙酮溶液中进行超声清洗，测量出凹坑深度d为15.5 μπι。
[0034]步骤五，通过凹坑深度，根据经验公式Lp=0.074*d+0.1，计算可得残余压应力层的深度Lp为1.247 mm，判定该参数为优化的强化参数。
[0035]步骤六，对试样进行逐层电解腐蚀，每层腐蚀深度为0.05_并采用X射线衍射仪测量凹坑中心位置的残余应力状态，测得的残余压应力层深度Lp为1.3 _。
[0036]经验公式获得的Lp与实验测量Lp误差为4.1%，该参数为优化的激光喷丸强化参数。
[0037]实施实例三:
对某型压气机叶片叶盆边缘进行激光喷丸强化，待处理金属材料为Ti6Lv4Vi钛合金，经热处理后抗拉强度为820MPa钛合金dmaxSl6ym，￡为0.08，c为-0.05。
[0038]步骤一，根据使用要求，期望在处理部位获得的残余压应力深度为0.5mm~0.6mm。
[0039]步骤二，从待处理金属材料上取样，取样尺寸为1mmX 1mmX 1mm立方体，将该样品的待处理表面进行手工打磨并抛光，保证试样待处理表面的平面度低于0.1微米，制成激光喷丸强化试样。
[0040]步骤三，以激光脉宽为15ns、激光功率密度3.5 X 109W/cm2、激光光斑直径3_、约束层厚度1mm、吸收层材质为铝箔、吸收层厚度为150μπι，对试样的待处理表面进行激光喷丸强化处理。
[0041]步骤四，去除约束层铝箔，保证激光喷丸强化处理后形成的微凹坑表面不被划伤，并在丙酮溶液中进行超声清洗，测量出凹坑深度d为5.5 μπι。
[0042]步骤五，通过凹坑深度，根据经验公式Lp=0.105*d_0.05，计算可得残余压应力层的深度Lp为0.523 mm,判定该参数为优化的强化参数。
[0043]步骤六，对试样进行逐层电解腐蚀，每层腐蚀深度为0.05mm并采用X射线衍射仪测量凹坑中心位置的残余应力状态，测得的残余压应力层深度Lp为0.55_。
[0044]经验公式获得的Lp与实验测量Lp误差为3.5%，该参数为优化的激光喷丸强化参数。
[0045]以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【主权项】
1.一种评估激光喷丸强化效果的方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、根据材料的应用场合及其使用要求，确定材料所需的残余压应力层深度的范围； 52、从待处理金属材料上取样，将该样品的待处理表面进行手工打磨并抛光，保证试样待处理表面的平面度低于0.1微米，制成激光喷丸强化试样； 53、采用高功率密度纳秒脉冲激光，以激光脉宽PW、激光功率密度P、激光光斑直径Φ、约束层厚度Tc、吸收层厚度Ta对试样的待处理表面进行激光喷丸强化处理； 54、去除约束层，保证激光喷丸强化处理后形成的微凹坑表面不被划伤，并在丙酮溶液中进行超声清洗，测量出凹坑深度d; 55、使用凹坑深度d，使用测算值或经验值作为系数ε和补偿值c，根据经验公式Lp=e*d+c计算获得残余压应力层的深度Lp，其中￡和(:为常数，不同种类的金属￡和(:也不同，d为凹坑深度，评估激光喷丸强化该种金属材料的效果，若Lp不在最佳强化效果范围内，则修改激光喷丸强化参数，重复S2至S4，直至Lp在最佳强化效果范围内。2.根据权利要求1所述的评估激光喷丸强化效果的方法，其特征在于:在步骤S4后设置步骤S4.1、对试样进行逐层电解腐蚀，并采用X射线衍射仪测量凹坑中心位置的残余应力状态，获得残余压应力层深度Lp; S4.2、重复S2至S4及S4.1，根据残余压应力层深度的经验公式Lp= e*d+c，计算出系数ε和补偿值c的数值作为测算值，并记录入库作为经验值。3.根据权利要求1所述的评估激光喷丸强化效果的方法，其特征在于:取样尺寸为1mmX 1 Omm X 1mm立方体。4.根据权利要求1所述的评估激光喷丸强化效果的方法，其特征在于:所述高功率密度脉冲激光的功率密度P为19W/cm2?101()W/Cm2，脉冲宽度PW为5?30ns;所述高功率密度脉冲激光聚焦后的光斑直径Φ大于2mm。5.根据权利要求1所述的评估激光喷丸强化效果的方法，其特征在于:所述的约束层为流动的去离子水膜，其厚度Tc为I?2mm。6.根据权利要求1所述的评估激光喷丸强化效果的方法，其特征在于:所述的吸收层为黑漆、聚酯黑胶带或者铝铝箔，其厚度Ta为80?150μπι。
【专利摘要】本发明公开了一种评估激光喷丸强化效果的方法，其包括以下步骤：S1、确定材料所需的残余压应力层深度的范围；S2、取样表面打磨并抛光，使其表面的平面度低于0.1微米；S3、采用高功率密度纳秒脉冲激光对试样的待处理表面进行激光喷丸强化处理；S4、去除约束层，测量出凹坑深度d；S5、根据经验公式Lp=？ε*d+c计算获得残余压应力层的深度Lp，评估激光喷丸强化效果，若Lp不在最佳强化效果范围内，则修改参数，重复S2至S4，直至Lp在最佳强化效果范围内。本发明通过测量激光喷丸强化预制金属试样的凹坑深度表征激光喷丸强化的效果，具有方便快捷的特点，同时可以灵活快速地为激光喷丸强化参数的优化提供依据。
【IPC分类】G01N33/20
【公开号】CN105651957
【申请号】
【发明人】张永康, 刘新祥, 戴峰泽, 罗红平
【申请人】广东工业大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月6日