專利名稱：一種激光熔覆結(jié)合激光噴丸強(qiáng)化表面改性的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料表面工程與激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特指一種在基材表面進(jìn)行激光熔覆一層高性能材料， 進(jìn)而對(duì)熔覆層激光噴丸處理，改熔覆層殘余應(yīng)力分布，降低表面粗糙度，提高其表面質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命 的復(fù)合表面改性的方法。
技術(shù)背景涂層技術(shù)是在性能較差的基材表面涂覆一層高性能材料，提高零件使用性能的方法。激光表面熔覆技 術(shù)是20世紀(jì)70年代隨著大功率激光器的發(fā)展而興起的一種新的表面改性技術(shù)，其通過(guò)制備具有高硬度、 耐磨損、耐腐蝕等性能的熔覆涂層進(jìn)行材料表面改性及零件修復(fù)，此項(xiàng)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中己得到實(shí)際應(yīng)用。 隨后出現(xiàn)了激光熔覆快速成形技術(shù)，該技術(shù)在零件制造、航空航天、國(guó)防和零件修復(fù)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng) 用前景。激光熔覆過(guò)程中，高能量密度的激光束對(duì)熔覆材料快速加熱、熔化，隨著激光束的移開(kāi)，熔化的 覆層與基體材料迅速冷卻。激光熔覆熱作用的整個(gè)過(guò)程中，熔覆層與基體材料之間產(chǎn)生較大的溫度梯度， 溫度梯度會(huì)造成各層之間的熱膨脹速率和收縮速率不一致而產(chǎn)生應(yīng)力。隨著溫度的上升，各層材料發(fā)生了 塑性和蠕動(dòng)變形。在冷卻過(guò)程結(jié)束時(shí)，隨著熔覆層中熱應(yīng)力、組織應(yīng)力的傳播疊加，使得熔覆層內(nèi)殘余拉 應(yīng)力增大，最后在熔覆層內(nèi)部殘留下三維殘余應(yīng)力場(chǎng)。 一般熔覆涂層在工作過(guò)程中受力情況較為復(fù)雜，通 常承受交變載荷的復(fù)合作用，這就要求其具備良好的力學(xué)性能。如果涂層材料存在殘余拉應(yīng)力，在外界因 素的誘導(dǎo)下易產(chǎn)生裂紋，成為疲勞失效的誘因，降低零件的力學(xué)性能和使用壽命?，F(xiàn)有常見(jiàn)的減少和消除涂層殘余應(yīng)力的方法有調(diào)整熔覆粉末成分、基體預(yù)熱和緩冷及調(diào)整工藝參數(shù) 等。如上海交通大學(xué)的鄧琦林、宋建麗等人在專利CN1737197A "激光熔覆成形金屬零件的裂紋控制方法" 中提出了通過(guò)對(duì)激光熔覆成形熔池溫度的閉環(huán)控制和/或在成形過(guò)程中引入超聲振動(dòng)，減少殘余熱應(yīng)力，抑 制和消除裂紋。但該工藝只能在一定程度上改善熔覆層質(zhì)量，無(wú)法徹底消除熔覆過(guò)程中因熔覆層與基體之 間的溫度梯度及兩種材料熱膨脹系數(shù)差異引起的殘余應(yīng)力的不利影響。激光噴丸強(qiáng)化是一種利用短脈沖、高能量密度的激光輻照在金屬表面產(chǎn)生的高幅沖擊波力效應(yīng)對(duì)材料 表面進(jìn)行改性，提高材料的抗疲勞、磨損和應(yīng)力腐蝕等性能的技術(shù)。激光噴丸處理具有非接觸，無(wú)熱影響 區(qū)及強(qiáng)化效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。美國(guó)加州大學(xué)的Hackle等人通過(guò)對(duì)Inconel鎳基合金實(shí)驗(yàn)研究表明，激光噴丸 與傳統(tǒng)機(jī)械噴丸相比，前者誘導(dǎo)的殘余壓應(yīng)力較后者更深更大。該工藝適用材料范圍廣，工藝參數(shù)和作用 區(qū)域可以通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)控實(shí)現(xiàn)精確控制，可在同一地方通過(guò)累積的形式多次噴丸，因而殘余壓應(yīng)力大小和 壓應(yīng)力層的深度亦精確可控。美國(guó)通用電氣公司的P.P.吳在專利CN1754967 "用于監(jiān)視激光沖擊處理的系 統(tǒng)和方法"中提出將激光沖擊過(guò)程中線譜在其發(fā)射峰周?chē)淖V線展寬與限定線譜的譜線展寬比較以驗(yàn)證激
光沖擊系統(tǒng)操作是否合理，同時(shí)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了激光沖擊強(qiáng)化過(guò)程中沖擊波壓力和強(qiáng)度的監(jiān)視與控制。國(guó)內(nèi) 江蘇大學(xué)張永康等人開(kāi)展了航空結(jié)構(gòu)抗疲勞斷裂的激光噴丸強(qiáng)化技術(shù)研究，創(chuàng)立了激光噴丸強(qiáng)化效果的直 觀檢驗(yàn)與控制方法，通過(guò)調(diào)整激光工藝參數(shù)以控制激光噴丸區(qū)表面質(zhì)量，根據(jù)表面質(zhì)量判斷激光噴丸強(qiáng)化 效果。前者大量研究表明，激光噴丸工藝沖擊波誘導(dǎo)的殘余壓應(yīng)力對(duì)改善金屬材料性能有著顯著的影響。本發(fā)明提出，采用激光噴丸強(qiáng)化在熔覆層內(nèi)引入殘余壓應(yīng)力，改變其原有的應(yīng)力^布狀態(tài)，抑制裂紋 的萌生和擴(kuò)展，其過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生大量位錯(cuò)組織，使熔覆層內(nèi)枝晶組織得以改善，當(dāng)熔覆層厚度控制在 l-2mm范圍內(nèi)時(shí)，還可提高界，面結(jié)合強(qiáng)度，從而提高熔覆層質(zhì)量，延長(zhǎng)其使用壽命。目前尚未檢索到利用激光熔覆復(fù)合激光噴丸的材料表面改性處理等方面的研究文獻(xiàn)和相關(guān)專利。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種利用激光熔覆結(jié)合激光噴丸強(qiáng)化技術(shù)的復(fù)合表面改性的方法和裝置，用以實(shí) 現(xiàn)對(duì)熔覆層內(nèi)殘余應(yīng)力分布狀態(tài)的改變，目的是降低殘余拉應(yīng)力水平，并改變?nèi)鄹矊拥撞恐螤睿瑥亩?抑制裂紋萌生與擴(kuò)展，增強(qiáng)界面結(jié)合強(qiáng)度，改善熔覆層質(zhì)量，提高其使用壽命。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種復(fù)合表面改性的方法，是使用同軸送粉式二氧化碳激光熔覆單元在基材表面制備熔覆涂層，然后 用釹玻璃激光噴丸強(qiáng)化單元對(duì)熔覆涂層表面進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理，利用測(cè)量反饋系統(tǒng)檢測(cè)熔覆層的殘余應(yīng)力 分布狀態(tài)，并將所測(cè)數(shù)據(jù)反饋給中央控制及處理系統(tǒng)，由中央控制及處理系統(tǒng)判斷噴丸次數(shù)并選擇激光噴 丸工藝參數(shù)；殘余應(yīng)力檢測(cè)合格后，由測(cè)量反饋系統(tǒng)檢測(cè)熔覆層表面粗糙度值反饋給中央控制及處理系統(tǒng)， 判斷噴丸后熔覆層表面是否需要處理。本方法中，熔覆層制備所用的是高斯分布的快速軸流C02連續(xù)激光，光粉同軸送粉方式，克服了因激 光束和材料引入的不對(duì)稱而帶來(lái)的對(duì)掃描方向的影響，熔池?zé)嵊绊憛^(qū)域小；激光噴丸強(qiáng)化所采用的為釹玻 璃脈沖激光，功率密度為GW/cii^量級(jí)，脈沖寬度為皮秒量級(jí)，作用時(shí)間短。激光噴丸過(guò)程產(chǎn)生的髙幅沖 擊波壓力在熔覆涂層表面引入一定大小的殘余壓應(yīng)力和高密度位錯(cuò)組織，從而在熔覆層一定深度范圍改變 其應(yīng)力分布狀態(tài)和枝晶組織形狀，能有效提高熔覆涂層的質(zhì)量和使用壽命。實(shí)施上述方法的裝置，包括同軸送粉式激光熔覆單元、激光噴丸強(qiáng)化單元、數(shù)控工作系統(tǒng)、測(cè)量反饋 系統(tǒng)和中央控制及處理系統(tǒng)，中央控制及處理系統(tǒng)將上述各系統(tǒng)連接在一起；工作時(shí)首先利用同軸送粉式 激光熔覆單元進(jìn)行熔覆涂層制備，然后利用激光噴丸強(qiáng)化單元，在數(shù)控系統(tǒng)控制下，對(duì)熔覆涂層表面進(jìn)行 噴丸強(qiáng)化。同軸送粉式激光熔覆單元包括二氧化碳激光器、氬氣保護(hù)裝置、全反光鏡、導(dǎo)光管、送粉器和同軸送 粉噴嘴組成的粉末供給裝置；實(shí)現(xiàn)了送粉和熔覆的同時(shí)完成；用于進(jìn)行熔覆涂層制備；激光噴丸單元包括釹玻璃激光器、全反光鏡、導(dǎo)光管和光束轉(zhuǎn)換及調(diào)節(jié)裝置；用于在數(shù)控系統(tǒng)控制下， 對(duì)熔覆涂層表面進(jìn)行噴丸強(qiáng)化；
短(ns級(jí))，熔覆層表面不產(chǎn)生畸變和機(jī)械損傷，表面粗糙度值相對(duì)于處理前有所降低，硬度分布沿深度 方向逐漸降低，表面具有一定的韌性，從而滿足熔覆層作為耐磨、耐蝕的使用性能要求。[5]本方法結(jié)合激光熔覆和激光噴丸強(qiáng)化兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)，促進(jìn)激光熔覆和激光噴丸強(qiáng)化技術(shù)在表面 工程領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用，為航空航天領(lǐng)域重要零部件的修復(fù)提供了新方法。


圖1激光熔覆結(jié)合激光噴丸強(qiáng)化復(fù)合表面改性方法和裝置工藝流程圖。圖2激光熔覆結(jié)合激光噴丸強(qiáng)化復(fù)合表面改性方法的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3 Ni45合金熔覆層激光噴丸區(qū)域殘余應(yīng)力沿激光光斑直徑方向分布。圖4 Ni45合金熔覆層激光噴丸前后殘余應(yīng)力沿深度方向分布圖。圖5 Ni45合金熔覆層激光噴丸前后顯微硬度沿深度方向分布圖。1中央控制處理器 2多軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái) 3熔覆基體 4熔覆層5數(shù)控操作臺(tái) 6連續(xù)激光8送粉器 9氬氣保護(hù)裝置11 二氧化碳激光器控制器 12 二氧化碳激光器14全反光鏡 15表面輪廓掃描儀17全反光鏡 18導(dǎo)光管19釹玻璃激光器7同軸送粉噴嘴 10光斑調(diào)節(jié)裝置 13導(dǎo)光管 16殘余應(yīng)力測(cè)定儀 20釹玻璃激光器控制器21光束轉(zhuǎn)換及調(diào)節(jié)裝置 22脈沖激光 23夾具裝置 24柔性貼膜具體實(shí)施方式
本發(fā)明的裝置如圖2，包括同軸送粉式激光熔覆單元、激光噴丸強(qiáng)化單元、測(cè)量反饋系統(tǒng)、數(shù)控工作 系統(tǒng)和中央控制及處理系統(tǒng)。同軸送粉式激光熔覆單元包括二氧化碳激光器12、導(dǎo)光管13、全反光鏡14、 光斑調(diào)節(jié)裝置10、氬氣保護(hù)裝置9、送粉器8和同軸送粉噴嘴7組成的粉末供給裝置，二氧化碳激光器12 功率達(dá)2.5kw，工作方式有兩種(1)門(mén)脈沖工作，脈沖頻率0-2000HZ、寬度10ns; (2)增強(qiáng)脈沖工作， 脈沖頻率0-2000Hz、寬度10ps，峰值功率是連續(xù)波的2-3倍；激光噴丸強(qiáng)化單元包括釹玻璃激光器19、 導(dǎo)光管18、全反射鏡17、光束轉(zhuǎn)換及調(diào)節(jié)裝置21，脈沖激光器Nd:YAG，最大脈沖能量50J，最大脈沖 功率2.5xl09W，工作重復(fù)頻率0.5Hz;中央控制及處理系統(tǒng)包括中央控制及處理器1、 二氧化碳激光器控 制器11和釹玻璃激光器控制器20;數(shù)控工作系統(tǒng)包括數(shù)控操作臺(tái)5、多軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)2和夾具裝置23， 數(shù)控工作系統(tǒng)配有SIMENS 840D四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床；測(cè)量反饋系統(tǒng)由X-350A射線殘余應(yīng)力測(cè)定儀16和 表面輪廓掃描儀15組成。以45鋼表面熔覆Ni45合金粉末涂層為例，工藝流程如圖l，結(jié)合圖2，具體操作如下 [1]首先對(duì)待熔覆45鋼基體3試樣表面磨削并拋光處理，達(dá)到表面粗糙度Ra1.6，用丙酮或酒精清洗
數(shù)控工作系統(tǒng)包括多軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)、夾具裝置和數(shù)控操作臺(tái)，用于控制激光噴丸強(qiáng)化單元對(duì)熔覆涂層 表面進(jìn)行噴丸強(qiáng)化；測(cè)量反饋系統(tǒng)由殘余應(yīng)力測(cè)定儀、表面輪廓掃描儀組成，分別收集應(yīng)力和表面粗糙度信息，并反饋給 中央控制及處理系統(tǒng)；中央控制及處理系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、中央控制及處理器、二氧化碳激光器控制器和釹玻璃激光器控制器， 用于接受并處理測(cè)量反饋系統(tǒng)的熔覆層表面殘余應(yīng)力和表面粗糙度信息，選擇激光噴丸工藝參數(shù)和噴丸前 對(duì)熔覆層表面的處理。激光熔覆結(jié)合激光噴丸表面改性的方法實(shí)施步驟如下[1]待熔覆基體表面進(jìn)行預(yù)處理，將基體表面打磨并拋光到一定表面粗糙度Ra1.6,使用丙酮或酒精清 洗表面油漬和污垢[2]采用適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)，激光功率1.0 1.6KW、掃描速度6 10mm/s、送粉量3~5g/min、光斑尺寸 1 5mm、搭接率60%~80%,在基材表面制備熔覆涂層，粉末的供給采用同軸送粉方式，由送粉器經(jīng)同 軸送粉嘴送入熔池，并用氬氣保護(hù)粉末以防氧化；[3]由數(shù)控操作臺(tái)控制多軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)，調(diào)整試樣于加工位置，在熔覆層表面覆蓋柔性貼膜作為能量 吸收涂層，采用專用夾具裝置對(duì)試樣裝夾、定位；[4]由中央控制及處理系統(tǒng)調(diào)整激光噴丸工藝參數(shù)，激光脈沖能量為25 40J，脈沖寬度20ns,光斑 直徑3 5mm，搭接率50% 70%;通過(guò)多軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)帶動(dòng)試樣有序移動(dòng)，用激光噴丸單元對(duì)熔覆層表 面實(shí)施噴丸處理；[5]由測(cè)量反饋系統(tǒng)對(duì)噴丸后的熔覆涂層表面進(jìn)行粗糙度和殘余應(yīng)力測(cè)量分析，檢驗(yàn)噴丸效果，控制 粗糙度值在Ra3.2以下，殘余壓應(yīng)力值在-220Mpa以下。如達(dá)不到要求，則繼續(xù)實(shí)施激光噴丸處理至檢驗(yàn) 合格。[6〗對(duì)噴丸后的試樣進(jìn)行表面粗糙度檢驗(yàn)，根據(jù)使用要求對(duì)表面進(jìn)行后處理。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下[1]本方法結(jié)合激光噴丸強(qiáng)化處理，釋放了熔覆層的拉應(yīng)力并產(chǎn)生壓應(yīng)力，改變?nèi)鄹矊釉械膽?yīng)力分 布狀態(tài)，克服激光熔覆涂層中殘余拉應(yīng)力的不良影響，延緩和抑制熔覆層使用過(guò)程中因外力和殘余拉應(yīng)力 聯(lián)合作用所致的裂紋萌生和擴(kuò)展。[2〗由于激光噴丸強(qiáng)化過(guò)程中所產(chǎn)生的沖擊波強(qiáng)度達(dá)到GPa量級(jí)，遠(yuǎn)超過(guò)材料的動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度，在材 料表層產(chǎn)生一定深度的塑性變形層，其中產(chǎn)生高密度位錯(cuò)組織，并改變?nèi)鄹矊拥撞恐螤?，使得界面結(jié) 合強(qiáng)度得到一定增強(qiáng)。[3]因熔覆層的硬度一般高于基體材料，噴丸強(qiáng)化的效果優(yōu)于直接對(duì)基體進(jìn)行強(qiáng)化的效果。[4]本方法為清潔方便的綠色制造工藝，具有非接觸，無(wú)熱損傷的突出特點(diǎn)。由于非接觸，作用時(shí)間
表面，將預(yù)處理好的45鋼基體3放置在多軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)2上，由中央控制及處理系統(tǒng)啟動(dòng)同軸送粉式二 氧化碳激光熔覆單元制備熔覆層，激光模式為T(mén)EMoo,預(yù)設(shè)功率1KW，光斑直徑lmm，由數(shù)控操作臺(tái)5 操縱多軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)2移動(dòng)，掃描速度6mm/s,實(shí)現(xiàn)熔覆的逐層逐道掃描，金屬粉末速率由送粉器8控制 在4g/min左右，在氬氣保護(hù)下經(jīng)同軸送粉噴嘴7被同軸噴入熔池，保證了送粉和熔覆的同時(shí)完成，在連續(xù) 激光6照射下實(shí)現(xiàn)熔覆過(guò)程，熔覆層表面較為平整，其質(zhì)量?jī)?yōu)于預(yù)置粉末法。[2]基材表面熔覆結(jié)束后，在熔覆層4表面貼上柔性帖膜24。由中央控制及處理器l調(diào)節(jié)釹玻璃激光 器控制器20及光束轉(zhuǎn)換與調(diào)節(jié)裝置21，選擇的激光工藝參數(shù)為激光脈沖能量調(diào)為40J，脈沖寬度20ns， 光斑直徑5誦，搭接率55%。由數(shù)控操作臺(tái)5發(fā)出指令，專用夾具裝置23將試樣固定在多軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)2 上，并將試樣調(diào)整到易于加工位置，由釹玻璃激光器19發(fā)出脈沖激光22,經(jīng)光束轉(zhuǎn)換與調(diào)節(jié)裝置21，照 射在待加工表面，實(shí)施激光噴丸強(qiáng)化。[3]涂層表面一次噴丸結(jié)束后，殘余應(yīng)力測(cè)定儀16在線檢測(cè)表面應(yīng)力，將測(cè)量結(jié)果再次反饋給中央控 制及處理系統(tǒng)，與預(yù)設(shè)目標(biāo)值比較，決定噴丸次數(shù)。Ni45合金熔覆層激光噴丸區(qū)域殘余應(yīng)力沿激光光斑直徑方向分布如圖3所示，半徑中部數(shù)值較大，光 斑邊緣和中心部位殘余壓應(yīng)力較??；由圖4可以看出，在一定深度范圍內(nèi)，殘余應(yīng)力由原來(lái)的拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變 為壓應(yīng)力狀態(tài)，殘余壓應(yīng)力影響層1.2111111左右；經(jīng)激光噴丸強(qiáng)化后的熔覆層4表面粗糙度值較噴丸前有所 減小；因激光束能量高而集中，作用時(shí)間短(僅為ns)，噴丸區(qū)瞬間有較大的過(guò)熱、過(guò)冷度，熔覆層的超 細(xì)硬質(zhì)顆粒彌散強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化，激光噴丸后，熔覆層硬度在一定深度都得到了提高，最大硬度由670HV 增大到830HV (見(jiàn)圖5);激光噴丸大量位錯(cuò)和孿晶組織出現(xiàn)，使得熔覆底層的枝晶組織形狀發(fā)生改變。 以上各因素的綜合作用在一定程度上抑制并延緩裂紋萌生與擴(kuò)展，并使得熔覆層4與基體3界面結(jié)合強(qiáng)度 也得到一定的增強(qiáng)。由于單次激光噴丸引入的殘余壓應(yīng)力大小、深度有限，要獲得理想的殘余壓應(yīng)力場(chǎng)， 可進(jìn)行多次噴丸。啟動(dòng)在線測(cè)量反饋系統(tǒng)，由殘余應(yīng)力測(cè)定儀16測(cè)量熔覆層4表面應(yīng)力狀態(tài)，將測(cè)定值反饋到中央控 制及處理器1,根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)資料選擇相應(yīng)激光噴丸強(qiáng)化工藝參數(shù)，以保證熔覆層4內(nèi)殘余拉應(yīng)力得到完全 釋放并產(chǎn)生一定大小有益的殘余壓應(yīng)力。由表面輪廓掃描儀15測(cè)量熔覆層4表面粗糙度，由預(yù)設(shè)的激光 噴丸強(qiáng)化試樣表面質(zhì)量要求決定熔覆涂層表面是否進(jìn)行磨削或拋光處理。
權(quán)利要求
1、基于激光熔覆結(jié)合激光噴丸強(qiáng)化復(fù)合表面改性的方法，其特征在于是使用同軸送粉式二氧化碳激光熔覆單元在基材表面制備熔覆涂層，然后用釹玻璃激光噴丸強(qiáng)化單元對(duì)熔覆涂層表面進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理，利用測(cè)量反饋系統(tǒng)檢測(cè)熔覆層的殘余應(yīng)力分布狀態(tài)，并將所測(cè)數(shù)據(jù)反饋給中央控制及處理系統(tǒng)，由中央控制及處理系統(tǒng)判斷噴丸次數(shù)并選擇激光噴丸工藝參數(shù)；殘余應(yīng)力檢測(cè)合格后，由測(cè)量反饋系統(tǒng)檢測(cè)熔覆層表面粗糙度值反饋給中央控制及處理系統(tǒng)，判斷噴丸后熔覆層表面是否需要處理。
2、 實(shí)施權(quán)利要求1所述的基于激光熔覆結(jié)合激光噴丸強(qiáng)化復(fù)合表面改性方法的裝置，包括同軸送粉 式激光熔覆單元、激光噴丸強(qiáng)化單元、數(shù)控工作系統(tǒng)、測(cè)量反饋系統(tǒng)和中央控制及處理系統(tǒng)，中央控制及 處理系統(tǒng)將上述各系統(tǒng)連接在一起，其中同軸送粉式激光熔覆單元，用于進(jìn)行熔覆層制備；激光噴丸單元，用于在數(shù)控系統(tǒng)控制下，對(duì)熔覆涂層表面進(jìn)行噴丸強(qiáng)化； 數(shù)控工作系統(tǒng)，用于控制激光噴丸單元對(duì)熔覆涂層表面進(jìn)行噴丸強(qiáng)化； 測(cè)量反饋系統(tǒng)，用于分別收集應(yīng)力和表面粗糙度信息，并反饋給中央控制及處理系統(tǒng)； 中央控制及處理系統(tǒng)，用于接受并處理測(cè)量反饋系統(tǒng)的熔覆層表面殘余應(yīng)力和表面粗糙度信息，選擇 激光噴丸工藝參數(shù)和噴丸后對(duì)熔覆層表面的處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于激光熔覆結(jié)合激光噴丸強(qiáng)化復(fù)合表面改性的方法和裝置，其特征使用同軸送粉式快速軸流CO₂激光熔覆單元在基體表面熔覆一層涂層，然后用釹玻璃脈沖激光噴丸強(qiáng)化單元對(duì)熔覆涂層表面進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理，利用測(cè)量反饋系統(tǒng)檢測(cè)熔覆層的表面粗糙度及其殘余應(yīng)力分布狀態(tài)，通過(guò)中央控制及處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)涂層表面粗糙度和殘余應(yīng)力的精確控制，從而獲得性能優(yōu)異的高質(zhì)量的表面熔覆涂層。本發(fā)明的裝置包括同軸送粉式激光熔覆單元、激光噴丸強(qiáng)化單元、數(shù)控工作系統(tǒng)、測(cè)量反饋系統(tǒng)和中央控制及處理系統(tǒng)，整個(gè)裝置在計(jì)算機(jī)集成控制。本發(fā)明能降低殘余拉應(yīng)力水平，改善熔覆層質(zhì)量，提高其使用壽命。
文檔編號(hào)C23C24/10GK101392382SQ20081015578
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者周建忠, 蔣素琴, 舒 黃 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)