一种激光冲击强化快速涂层方法

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，具体涉及一种激光冲击强化快速涂层方法。

背景技术

齿轮、花键等结构冲击强化时，吸收层很难很难粘贴、容易皱褶、鼓起甚至破裂，导致激光冲击强化过程不稳定。张凌峰、张永康等为了解决原技术中约束效果较差的问题，采用丙烯酸合成树脂与聚氯乙烯胶来代替硅胶做约束层。试验结果表明，这二者的约束效果远优于硅胶，冲击后材料的硬度均达到33HV以上，最大残余压应力均在60MPa左右，接近光学玻璃约束的水平(硬度与残余应力分别约34HV，70MPa)，很好地解决了硅胶约束效果较差的问题，使柔性贴膜技术更趋近于实用化(激光冲击用柔性贴膜的研究，激光技术，2007年01期)，同时研究了改进配方后的黑漆涂层配合水约束层和柔性贴膜技术对奥氏体不锈钢进行激光冲击试验。

常规的吸收层包括黑漆、铝箔胶带、电工胶带等，齿轮、花键等结构激光冲击强化的部位为齿轮根部，这些部位激光导入困难，粘贴固体吸收层困难，有焊接波纹、咬边、飞溅物的焊缝等复杂表面粘贴铝箔胶带也容易夹杂气泡导致激光冲击强化时破损，这些复杂结构或者复杂表面经常采用喷漆的方式，但喷漆容易在齿轮根部、焊缝咬边处厚度不均，也难以清理。对于高强高硬的表面激光冲击强化时，由于功率密度很高，往往需要10GW/cm

因此，发明人提供了一种激光冲击强化快速涂层方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种激光冲击强化快速涂层方法，解决了由于吸收层很难粘贴、容易皱褶、鼓起甚至破裂而导致激光冲击强化过程不稳定的技术问题。

(2)技术方案

本发明提供了一种激光冲击强化快速涂层方法，包括以下步骤：

根据结构件的应力集中位置，确定所述结构件的待强化区域；

对所述待强化区域进行金属镀层处理；

以所述金属镀层为吸收层进行激光冲击强化。

进一步地，所述根据结构件的应力集中位置，确定所述结构件的待强化区域，具体为：

标定所述待强化区域，并根据所述待强化区域外延的设定距离值确定需要覆盖吸收层的位置。

进一步地，所述金属镀层为镀银层、镀锌层、镀铜层及镀铝层中的至少一种。

进一步地，所述金属镀层的厚度为10

进一步地，所述对所述待强化区域进行金属镀层处理，具体为：

对所述待强化区域进行金属镀层处理，重复强化；

其中，当强化次数大于4次时，金属镀层的厚度需要增加3μm/次。

进一步地，当所述结构件为2mm以下的薄壁结构时，所述金属镀层的厚度大于或等于0.2mm。

进一步地，所述对所述待强化区域进行金属镀层处理后，还包括：

在所述金属镀层上粘贴铝箔吸收层。

进一步地，所述以所述金属镀层为吸收层进行激光冲击强化后，还包括：清除所述吸收层。

进一步地，所述清除所述吸收层，具体为：采用酸液浸泡的方式除掉所述吸收层。

进一步地，所述结构件为复杂结构件、薄壁结构件、高硬度结构件、高强度结构件中的至少一种。

(3)有益效果

综上，本发明通过利用金属镀层作为吸收层，可以对高强钢齿轮等复杂结构快速进行涂层，快速清理，并且不损伤零件，达到方便快捷，安全有效，便于推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种激光冲击强化快速涂层方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的另一激光冲击强化快速涂层方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是本发明实施例提供的一种激光冲击强化快速涂层方法的流程示意图，该方法可以包括以下步骤：

S100、根据结构件的应力集中位置，确定结构件的待强化区域；

S200、对待强化区域进行金属镀层处理；

S300、以金属镀层为吸收层进行激光冲击强化。

在上述实施方式中，不损伤工件表面，激光冲击波能无障碍通过金属镀层到达金属结构件的表面，适合高强钢齿轮等复杂黑色金属的激光冲击强化，安全有效，便于推广使用。

金属镀层与金属基体结合紧密，不受人工粘贴质量不稳定的影响，激光冲击强化后可清理也可不清理，方便快捷，安全有效。

作为一种优选的实施方式，步骤S100中，根据结构件的应力集中位置，确定结构件的待强化区域，具体为：

标定待强化区域，并根据待强化区域外延的设定距离值确定需要覆盖吸收层的位置。

在上述实施方式中，根据激光冲击强化位置外延2mm

作为一种优选的实施方式，金属镀层为镀银层、镀锌层、镀铜层及镀铝层中的任一种。

其中，对于金属镀层的具体类型不做限定，也可以采用混合镀方式，只要可以满足相应的需求即可，采用金属镀层是由于其与金属结构件的表面结合紧密，没有其它介质，冲击波能顺利传递到金属结构件的表面，起到很好的强化效果。优选原则是工厂在制作该零件时具有的现成镀层工艺或者去镀层工艺，以减少工艺难度，从强化效果上看，可选择镀层声阻抗接近并且不大于基体材料。

作为一种优选的实施方式，金属镀层的厚度为10

作为一种优选的实施方式，步骤S200中，对待强化区域进行金属镀层处理，具体为：

对待强化区域进行金属镀层处理，重复强化；

其中，当强化次数大于4次时，金属镀层的厚度需要增加3μm/次。

需要说明的是，重复强化是为了提高结构件的整体性能，同时为了避免因多次强化而破坏结构件的外表面，需要增加金属镀层的厚度。

作为一种优选的实施方式，当结构件为2mm以下的薄壁结构时，金属镀层的厚度大于或等于0.2mm。其中，考虑到背面存在层裂的可能，需要再背面镀吸波层或者粘贴吸波层，作为强化背面的吸波用金属镀层的厚度大于或等于0.2mm。

作为一种优选的实施方式，对待强化区域进行金属镀层处理后，还包括：在金属镀层上粘贴铝箔吸收层。

其中，该金属镀层主要是作为背面吸波用。

作为一种优选的实施方式，如图2所示，以金属镀层为吸收层进行激光冲击强化后，还包括：步骤S400，清除吸收层。

具体地，金属镀层与金属基体结合紧密，不受人工粘贴质量不稳定的影响，激光冲击强化后可清理也可不清理，方便快捷，安全有效。

作为一种优选的实施方式，清除吸收层，具体为：采用酸液浸泡的方式除掉吸收层。具体地，采用铝膜时也可以采用碱液浸泡的方法除掉吸收层。

作为一种优选的实施方式，结构件为复杂结构件(如螺纹、齿轮)、薄壁结构件、高硬度结构件、高强度结构件中的至少一种。具体地，结构件还可以是复杂不平整表面(如有焊接波纹、咬边、飞溅物的焊缝)。

实施例

对高强钢齿轮进行激光冲击强化，由于高强钢齿轮表面高强度高硬度，激光冲击强化功率功率密度需要10GW/cm

采用本发明的镀银层作为吸收层后，由于镀银层与齿轮表面结合紧密，没有其它介质，冲击波能顺利传递到金属表面，起到很好的强化效果，镀银厚度和酸洗清理或者不清理的方法具有适应性和有效性。

经过残余应力测试，同样的激光参数，镀银层作为吸收层获得的残余压应力明显高于铝箔胶带、黑漆作为吸收层的效果。对于焊缝等不平整表面，激光冲击强化采用铝箔胶带存在局部非强化区，而镀层为全部强化区，残余压应力更均匀，并且高出20％以上。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。