(一)适用性好
1. 适用于各种金属材料的表面强化
LSP 采用高功率密度激光作用于金属材料表层,诱导其发生塑性变形和晶粒细化,并形成较深的残余压应力,适用于各种金属材料(Cr/Ni/Ti/Al合金、不锈钢等)的表面强化。
2. 表面粗糙度影响较小
LSP处理后,材料表面微凹坑深为微米级,比传统喷丸表面更光滑(特殊工艺要求的模具LSP后精磨即可)。
3. 对工件无热影响
LSP利用激光冲击波的“力学效应”,对材料表面进行改性,提高材料的抗疲劳等性能,其加工过程对工件基本没有热影响。
(二)效果更好
1. 残余压应力层更深
残余压应力作用深度大于1mm(个别材料残余压应力作用深度达到2mm),是传统表面强化的5-10 倍。
2. 残余压应力值更高
以典型材料为例,钛合金、不锈钢、高温合金经LSP处理后,其最大残余压应力值分别超过600,800,800MPa。
3. 材料微观组织结构更加致密稳定
LSP引起高密度位错和晶粒细化,在一定高温条件下仍具有很好的稳定性,可显著提高材料的疲劳性能。
(三)可控性强
LSP能够通过精确控制激光参数和工艺参数,处理传统工艺难于处理的部件/部位。
1. 激光参数可控
可以精确控制激光的功率密度、光斑、脉宽等参数。
1.设备现场截屏;
2. 工艺参数可控
可以精确控制LSP的强化路径、次数、光斑搭接率、冲击方式等参数。
3. 复杂部件/部位强化
可以对超薄构件、小孔孔边、叶片榫齿和叶盘榫槽、齿轮部位等进行LSP强化处理。
4. 特殊部件(位)LSP工艺技术举例
(1)薄壁叶片LSP工艺技术
针对薄壁构件,公司研发出“延时错位矫正冲击”等变形控制方法,保证构件LSP后的宏观变形在允许范围内。
(2)小孔孔边LSP工艺技术
针对小孔部位,公司研发出小孔“端面冲击方法”,降低孔边应力集中现象,实现小孔周围应力分布合理,有效阻止孔边裂纹萌生。
(3)榫槽部位LSP工艺技术
针对叶片榫齿部位,公司研发出“不等强度冲击方法”,采用特殊的光斑搭接和布置方式,以不同的能量密度,对榫槽底部及榫齿侧边进行处理,形成平衡过渡的残余应力场。
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