专利名称：无污染复合吸收约束层及无污染激光冲击强化的方法
技术领域：
本发明属于金属材料表面改性领域，具体涉及一种无污染的激光冲击强化方法，具体为一种不产生周围环境污染的激光冲击强化方法
背景技术：
激光冲击强化技术(LSP)是利用高功率密度(109W/cm2)、短脉冲(ns级)激光辐照金属材料表面，产生等离子体冲击波并向内部传播，在材料表层产生塑性变形，同时形成密集、稳定的位错结构及细化晶粒(“组织强化”机制)，并残留很大的残余压应力(“应力强化”机制)。该技术能有效地改善材料的机械性能，尤其是能显著地改善材料的抗疲劳和抗应力腐蚀性能。常规激光冲击强化技术中，约束层材料采用水、或玻璃，这些材料在强化过程中受 等离子体冲击波作用会产生破碎、飞溅，在飞机机身、发动机等需要现场强化时飞溅的水或玻璃会损坏、打伤其它仪器部件，是无法使用的。
发明内容
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种无污染复合吸收约束层及无污染激光冲击强化的方法，解决现有激光冲击强化产生周围环境污染的问题。技术方案—种用于激光强化的无污染复合吸收约束层材料，其特征在于包括黑胶带和有机玻璃；黑胶带的双面涂有不干胶，其中的一面粘贴1-3_厚的有机玻璃。所述采用塑料薄膜替代有机玻璃。所述塑料薄膜或有机玻璃的透光率为90%以上。一种采用所述无污染复合吸收约束层材料进行激光冲击强化方法，其特征在于强化的部位小于一个激光光斑面积，具体步骤如下步骤1:待强化部位表面进行清理，去除表面脏污；步骤2 :将无污染复合吸收约束层的黑胶带层粘贴在待强化部位表面；步骤3 :按照被强化材料的工艺要求，设置激光参数，将激光光斑中心对准强化部位表面中心，发出激光完成强化加工。一种采用所述无污染复合吸收约束层材料进行激光冲击强化方法，其特征在于强化的部位大于一个激光光斑面积，具体步骤如下步骤1:待强化部位表面进行清理，去除表面脏污；步骤2 :将无污染复合吸收约束层上的有机玻璃或塑料薄膜切成边长为激光光斑边长2倍的多个正方形，然后以边长相接的方式粘贴在黑胶带上构成无污染复合吸收约束层后粘贴在待强化部位表面；步骤3 :按照被强化材料的工艺要求，设置激光参数，采用方形激光光斑，将激光光斑中心逐个对准正方形表面中心，对每个正方形表面中心发出激光完成强化加工；步骤4 :清除无污染复合吸收约束层，按照步骤2制备另一块无污染复合吸收约束层，沿着第一次粘贴的位置边长右移一个激光光斑边长，然后重复步骤3 ；
步骤5 :清除无污染复合吸收约束层，按照步骤2制备另一块无污染复合吸收约束层，沿着第一次粘贴位置的边长下移一个激光光斑边长，然后重复步骤3 ；步骤6 :清除无污染复合吸收约束层，按照步骤2制备另一块无污染复合吸收约束层，沿着步骤4粘贴的位置的边长右移一个激光光斑边长，然后重复步骤3完成强化加工。有益效果本发明提出的一种无污染复合吸收约束层及无污染激光冲击强化的方法，以一种无污染复合吸收约束层材料，以及采用这种材料进行的激光冲击强化的方法，与常规激光冲击强化相比，由于有机玻璃或塑料薄膜具有一定的韧性，强化时只会破裂，不会产生破碎飞溅，适用于要求对周围环境没有污染的激光冲击强化加工。
图1 :无污染复合吸收约束层结构示意图；图2 :光斑搭接示意图；1、双面涂有不干胶的黑胶带，2、亚克力，3、工件，4、激光，5、第一次贴膜强化位置，6、第二次贴膜强化位置，7、第三次贴膜强化位置，8、第四次贴膜强化位置。
具体实施例方式现结合实施例、附图对本发明作进一步描述实施例1 :如图1本实施例中无污染复合吸收约束层下层采用双面涂有不干胶的黑胶带1，上层采用2mm厚的亚克力板2。去掉亚克力板2的保护膜，贴在黑胶带上，加工时将黑胶带的另一面贴在待加工的工件表面3。本实施例中所处理的工件为直径为2mm的铝合金小孔孔边，处理方法包括以下步骤步骤1:清除小孔孔边表面脏污；步骤2 :将无污染复合吸收约束层粘贴在小孔表面；步骤3 :设置激光能量2J、光斑直径4mm，将激光光斑中心对准小孔中心，发出激光完成强化加工。实施例2 如图1本实施例中无污染复合吸收约束层下层采用双面涂有不干胶的黑胶带1，上层采用2mm厚的亚克力板2。先去掉亚克力板2 —面的保护膜，然后将亚克力板2切成边长为8mm的一个个小正方形，再将黑胶带贴在亚克力板2上。加工时将黑胶带的另一面贴在待加工的工件表面3，然后去掉亚克力板2另一面的保护膜。本实施例中所处理的工件为铝合金平板材料，处理方法包括以下步骤步骤1:清除待强化部位表面脏污；步骤2 :将无污染复合吸收约束层上的亚克力2层，切成边长为8mm的一个个正方形；步骤3 :将无污染复合吸收约束层粘贴在待强化部位表面；步骤4 :设置激光能量2j、方光斑边长4mm，将激光光斑中心对准亚克力2层上的正方形中心，逐个发出激光完成区域5强化加工。步骤5 :清除无污染复合吸收约束层，重复步骤2。将无污染复合吸收约束层粘贴在待强化部位表面，无污染复合吸收约束层粘贴的位置相对于步骤3中的位置右移4_，重复步骤4，完成区域6强化加工。步骤6 :清除无污染复合吸收约束层，重复步骤2。将无污染复合吸收约束层粘贴在待强化部位表面，无污染复合吸收约束层粘贴的位置相对于步骤3中的位置下移4_，重复步骤4，完成区域7强化加工。 步骤7 :清除无污染复合吸收约束层，重复步骤2。将无污染复合吸收约束层粘贴在待强化部位表面，无污染复合吸收约束层粘贴的位置相对于步骤6中的位置右移4_，重复步骤4，完成区域8强化加工。经过上述方法对铝合金材料进行激光冲击强化处理，冲击过程中亚克力没有产生破碎飞溅。冲击区域的表面残余应力水平和微观组织，与相同激光参数的黑胶带吸收层、水约束层工艺相比，没有明显差异。
权利要求
1.一种用于激光强化的无污染复合吸收约束层材料，其特征在于包括黑胶带和有机玻璃；黑胶带的双面涂有不干胶，其中的一面粘贴1-3_厚的有机玻璃。
2.根据权利要求1所述用于激光强化的无污染复合吸收约束层材料，其特征在于所述采用塑料薄膜替代有机玻璃。
3.根据权利要求1或2所述用于激光强化的无污染复合吸收约束层材料，其特征在于所述塑料薄膜或有机玻璃的透光率为90%以上。
4.一种采用权利要求Γ3所述任一项无污染复合吸收约束层材料进行激光冲击强化方法，其特征在于强化的部位小于一个激光光斑面积，具体步骤如下 步骤1:待强化部位表面进行清理，去除表面脏污； 步骤2 :将无污染复合吸收约束层的黑胶带层粘贴在待强化部位表面； 步骤3 :按照被强化材料的工艺要求，设置激光参数，将激光光斑中心对准强化部位表面中心,发出激光完成强化加工。
5.一种采用权利要求Γ3所述任一项无污染复合吸收约束层材料进行激光冲击强化 方法，其特征在于强化的部位大于一个激光光斑面积，具体步骤如下 步骤1:待强化部位表面进行清理，去除表面脏污； 步骤2 :将无污染复合吸收约束层上的有机玻璃或塑料薄膜切成边长为激光光斑边长2倍的多个正方形，然后以边长相接的方式粘贴在黑胶带上构成无污染复合吸收约束层后粘贴在待强化部位表面； 步骤3 :按照被强化材料的工艺要求，设置激光参数，采用方形激光光斑，将激光光斑中心逐个对准正方形表面中心，对每个正方形表面中心发出激光完成强化加工； 步骤4 :清除无污染复合吸收约束层，按照步骤2制备另一块无污染复合吸收约束层，沿着第一次粘贴的位置边长右移一个激光光斑边长，然后重复步骤3 ； 步骤5 :清除无污染复合吸收约束层，按照步骤2制备另一块无污染复合吸收约束层，沿 着第一次粘贴位置的边长下移一个激光光斑边长，然后重复步骤3 ； 步骤6 :清除无污染复合吸收约束层，按照步骤2制备另一块无污染复合吸收约束层，沿着步骤4粘贴的位置的边长右移一个激光光斑边长，然后重复步骤3完成强化加工。
全文摘要
本发明涉及一种无污染复合吸收约束层及无污染激光冲击强化的方法，其特征在于包括黑胶带和有机玻璃；黑胶带的双面涂有不干胶，其中的一面粘贴1-3mm厚的有机玻璃。本发明提出的一种无污染复合吸收约束层及无污染激光冲击强化的方法，与常规激光冲击强化相比，由于有机玻璃或塑料薄膜具有一定的韧性，强化时只会破裂，不会产生破碎飞溅，适用于要求对周围环境没有污染的激光冲击强化加工。
文档编号C21D1/09GK103014250SQ20121057124
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者安志斌, 李应红, 何卫锋, 周鑫, 何光宇, 周留成 申请人:中国人民解放军空军工程大学