焊缝表面的激光冲击强化方法与流程

本发明涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种焊缝表面的激光冲击强化方法。

背景技术：

熔覆、增材制造、焊接等导致表面粗糙，焊缝表面由于表面存在波纹，表面粗糙不平，激光冲击强化存在两大问题，一是激光冲击强化一般采用铝箔作为吸收层，但焊缝表面往往有波纹、熔渣等，导致铝箔、胶带等粘贴困难，激光冲击强化过程中吸收层容易破损；二是表面不平整，存在鱼鳞纹结构的表面、焊接的波纹也导致部位区域，相当于光学的隐蔽面激光冲击强化功率不均匀，消化效果不明显，强化均匀性难以保证。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种焊缝表面的激光冲击强化方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种焊缝表面的激光冲击强化方法，根据焊缝的波纹分布，采用多激光光束多方向汇合的方式对焊缝进行无吸收层强化，所述的多激光光束的强度相同，分别作用在焊缝的不同位置点。

所述的焊缝具有明显流向，所述的多激光光束按照焊缝主要波纹的顶脊线或者底沟线方向垂直面上设置2-4束不同角度的激光光束。

包括两束激光光束，其分别与法线成45-60度夹角并对应于焊缝波纹的两侧。

包括三束激光光束，分别对应焊缝波纹的两侧和顶部，两侧的激光光束与法线呈45-60度夹角，顶部的激光光束与法线呈0度夹角。

包括四束激光光束，分别两两对应地作用在焊缝波纹的两侧，其与法线夹角为45或75度。

所述的焊缝没有明显的流向，所述的激光光束呈空间锥面分布。

所述的焊缝为不平整或具有波纹或咬边的窄焊缝。

还包括利用所述的多激光光束进行清洗的步骤，在清洗步骤中激光光束的功率密度降低至原来十分之一到四十分之一。

喷丸强化抛光或者机械抛光步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用无吸收层激光冲击强化技术，根据焊缝的波纹方向或分布情况，采用多光束多方向激光汇合方式进行强化，提高强化区域凹凸不平表面的功率密度均匀性。激光冲击强化后对表面的烧蚀层直接采用激光冲击强化用的激光降低功率密度进行激光清洗，然后采用喷丸强化抛光或者机械抛光，改变或者去掉烧蚀层引入的表面残余拉应力。

附图说明

图1所示为本发明的焊缝表面的激光冲击强化方法的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图所示，本发明的焊缝表面的激光冲击强化方法，根据焊缝的波纹分布，采用多激光光束多方向汇合的方式对焊缝进行无吸收层强化，所述的多激光光束的强度相同，分别作用在焊缝的不同位置点。

强化时不需要涂层，因为粗糙表面很难布置涂层，厚度难以保持一致，影响效果。在进行无吸收层强化时，各种参数都和有吸收层时一样，并保证多光束汇合后总的功率密度在强化作用面上都达到强化所需阈值，如1～10gw/cm2，如3gw/cm²，或5gw/cm²，或6gw/cm²；7gw/cm²，等，具体数值根据材料确定。

同时，在进行激光强化之后，还包括利用所述的多激光光束进行清洗的步骤，在清洗步骤中激光光束的功率密度降低至原来十分之一到四十分之一。在进行激光清洗之后，或者进行激光强化之后，还可进行喷丸强化抛光或者机械抛光步骤。

本发明采用无吸收层激光冲击强化技术，根据焊缝的波纹方向或分布情况，采用多光束多方向激光汇合方式进行强化，提高强化区域凹凸不平表面的功率密度均匀性。激光冲击强化后对表面的烧蚀层直接采用激光冲击强化用的激光降低功率密度进行激光清洗，然后采用喷丸强化抛光或者机械抛光，改变或者去掉烧蚀层引入的表面残余拉应力。

其中，对于不同的焊接工艺，具有不同的焊缝，如所述的焊缝具有明显流向，所述的多激光光束按照焊缝波纹的主要r区设置，主要的波纹流向、标准r区的近似，即其按照焊缝主要波纹的顶脊线或者底沟线方向垂直面上设置2-4束不同角度的激光光束。

具体地，包括两束激光光束，其分别与法线成45-60度夹角并对应于焊缝波纹的两侧。或者，包括三束激光光束，分别对应焊缝波纹的两侧和顶部，两侧的激光光束与法线呈45-60度夹角，顶部的激光光束与法线呈0度夹角，或者，包括四束激光光束，分别两两对应地作用在焊缝波纹的两侧，其与法线夹角为45或75度。

其中，本发明的激光冲击方法尤其适用于不平整的,有波纹和咬边的窄焊缝，主要波纹是指占有明显数量的波纹，在对应的垂直面内的均匀分布的多束激光能基本实现均匀分布，而焊缝是不同焊接工艺产生的，此处对应的强化参数需要适应焊缝波纹的形状而设定。

同时，如果所述的焊缝没有明显的流向，所述的激光光束呈空间锥面分布如空间直角四面锥分布，同样能实现上述之效果。

综上所述，本发明采用无吸收层的激光冲击强化方法，直接对焊缝表面进行强化，强化采用多光束多方向激光汇合方式进行强化，提高强化区域凹凸不平表面的功率密度均匀性；减少因为表面粗糙不平导致吸收层破损问题和强化均匀性问题，强化后采用抛光或者激光清洗焊缝表面的烧蚀层，也可以直接材料喷丸清理技术，去掉无吸收层激光冲击强化形成的氧化膜，后面也可以增加喷丸等常规表面强化方法消除激光烧蚀层导致的浅层残余拉应力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了本发明的焊缝表面的激光冲击强化方法，根据焊缝的波纹分布，采用多激光光束多方向汇合的方式对焊缝进行无吸收层强化，所述的多激光光束的强度相同，分别作用在焊缝的不同位置点。本发明采用无吸收层激光冲击强化技术，根据焊缝的波纹方向或分布情况，采用多光束多方向激光汇合方式进行强化，提高强化区域凹凸不平表面的功率密度均匀性。激光冲击强化后对表面的烧蚀层直接采用激光冲击强化用的激光降低功率密度进行激光清洗，然后采用喷丸强化抛光或者机械抛光，改变或者去掉烧蚀层引入的表面残余拉应力。

技术研发人员：邹世坤;曹子文;吴俊峰;车志刚
受保护的技术使用者：中国航空制造技术研究院
技术研发日：2018.03.21
技术公布日：2019.01.15