本發(fā)明涉及激光加工領(lǐng)域，具體涉及一種改變輔助磁場強(qiáng)度，得出最佳外加輔助磁場范圍，并明顯提高沖擊強(qiáng)化效果的激光沖擊強(qiáng)化方法。
背景技術(shù)：
：激光沖擊強(qiáng)化(lasershockpeening/processing,LSP)是一種新型的表面強(qiáng)化技術(shù)，主要是采用短脈沖(幾十納秒)、高峰值功率密度(>109W/cm2)的激光輻照在金屬表面，激光束通過約束層之后被吸收層吸收，吸收層從而獲得能量形成爆炸性氣化蒸發(fā)，產(chǎn)生高溫高壓的等離子體，由于外層約束層的約束，等離子體形成高壓沖擊波從而向材料內(nèi)部傳播，利用沖擊波的力效應(yīng)在材料表層發(fā)生塑性變形，使得表層材料微觀組織發(fā)生變化，同時(shí)在沖擊區(qū)域產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，提高材料的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐應(yīng)力腐蝕性能，尤其能有效改善材料的抗疲勞斷裂性能。在激光沖擊強(qiáng)化過程中施加磁場是增強(qiáng)激光沖擊力效果的有效方法之一。發(fā)明專利CN104004901A中公開了一種以磁場作為約束層的激光沖擊強(qiáng)化裝置和方法，是通過圓柱形放電管通電產(chǎn)生與試樣表面垂直方向的磁場，這些磁場會(huì)對(duì)激光沖擊過程中產(chǎn)生的高溫高壓等離子體進(jìn)行壓縮，使得等離子體體積收縮，從而增強(qiáng)激光沖擊力的效果，其主要優(yōu)點(diǎn)是解決實(shí)體約束層所存在飛濺安全隱患、效率低下、沖擊力增效受局限、均勻性不足、裝置復(fù)雜、操作繁雜等缺點(diǎn)。而本方法主要是外加變化磁場輔助激光沖擊強(qiáng)化，獲取磁場輔助的最佳磁場強(qiáng)度范圍，從而明顯提高沖擊強(qiáng)化的作用效果。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提出了一種外加變化磁場輔助激光沖擊強(qiáng)化的方法。本方法主要是通過改變電流大小，獲得不同的磁場強(qiáng)度，并在相應(yīng)磁場強(qiáng)度的輔助作用下，利用激光器對(duì)試樣需要強(qiáng)化的區(qū)域進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化處理，最后對(duì)各個(gè)試樣進(jìn)行相關(guān)處理并對(duì)比得出外加變化磁場輔助激光沖擊強(qiáng)化處理的最佳磁場強(qiáng)度范圍，從而明顯提高外加磁場對(duì)激光沖擊強(qiáng)化的作用效果，增強(qiáng)其對(duì)試樣的處理效果。其具體實(shí)施步驟如下：(1)選取N個(gè)需要沖擊強(qiáng)化的試樣，置于磁場發(fā)生裝置下方，且其中N≥10。(2)通過控制電路調(diào)節(jié)電流大小，使變化磁場發(fā)生裝置的磁場強(qiáng)度為A1，其中磁場強(qiáng)度A1為初始值，即磁場強(qiáng)度為0mT，在此磁場強(qiáng)度下，對(duì)需要強(qiáng)化的部位進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化處理，激光光斑為圓形，激光沖擊強(qiáng)化參數(shù)如下：光斑直徑為3mm，脈寬為8-30ns，脈沖能量3-15J，橫向和縱向搭接率均為50％。(3)改變電流大小，使磁場強(qiáng)度為A2，其中A2＝A1+5mT，并對(duì)需要強(qiáng)化的部位進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化處理，激光光斑為圓形，激光沖擊參數(shù)與步驟(2)相同。(4)依照步驟(3)，改變電流大小，使磁場強(qiáng)度為Ai，其中Ai＝Ai-1+5mT，i的初始值為3，且3≤i≤N，進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化處理，激光光斑為圓形，激光沖擊參數(shù)與步驟(2)相同。(5)每次使i增加1，循環(huán)進(jìn)行步驟(4)。(6)對(duì)沖擊后的N個(gè)試樣進(jìn)行殘余壓應(yīng)力測試。附圖說明圖1為變化磁場發(fā)生裝置以及試樣放置位置。圖2為本文具體實(shí)施案例試樣示意圖。圖中：1.試樣，2.工作臺(tái)。具體實(shí)施方式為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明，但本發(fā)明不應(yīng)僅限于實(shí)施例。本實(shí)施例所采用的試樣，具體尺寸如圖2所示，試樣基體材料為AM50鎂合金。一種使用上述強(qiáng)化處理方法進(jìn)行處理的試樣的實(shí)例，其步驟為：(1)選取13個(gè)需要沖擊強(qiáng)化的試樣，置于磁場發(fā)生裝置下方，磁場發(fā)生裝置以及試樣放置位置如圖1所示，磁場發(fā)生裝置位于試樣正上方，試樣位于工作臺(tái)上，試樣、試樣尺寸以及沖擊區(qū)域如圖2所示，沖擊區(qū)域?yàn)橹虚g區(qū)域20×10mm。(2)首先在磁場強(qiáng)度初始值0mT下，對(duì)需要強(qiáng)化的部位進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化處理，其中激光沖擊強(qiáng)化用的脈沖激光束為圓形光斑，光斑直徑為3mm，脈寬為10ns，脈沖能量5J，橫向縱向搭接率均為50％。(3)改變電流大小，使磁場強(qiáng)度為5mT，并對(duì)需要強(qiáng)化的部位進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化處理，其激光沖擊參數(shù)同步驟(2)一致：脈沖激光束為圓形光斑，光斑直徑為3mm，脈寬為10ns，脈沖能量5J，橫向縱向搭接率均為50％。(4)依照步驟(3)，改變電流大小，使磁場強(qiáng)度分別為10mT，15mT，20mT，25mT，30mT，35mT，40mT，45mT，50mT，55mT，60mT，并分別進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化處理，其激光沖擊參數(shù)同步驟(2)一致：脈沖激光束為圓形光斑，光斑直徑為3mm，脈寬為10ns，脈沖能量5J，橫向縱向搭接率均為50％。(5)將沖擊后的13個(gè)試樣進(jìn)行處理，分別進(jìn)行殘余壓應(yīng)力測試。如表1所示，0mT～20mT的殘余壓應(yīng)力范圍為-64Mpa～-193Mpa，25mT～35mT的殘余壓應(yīng)力范圍為-211Mpa～-257Mpa，40mT～60mT的殘余壓應(yīng)力范圍為-73Mpa～-182Mpa，由此可得出最佳磁場強(qiáng)度輔助范圍為25mT到35mT。表1為本文具體實(shí)施案例不同磁場強(qiáng)度輔助沖擊后的殘余壓應(yīng)力表。0mT～20mT-64Mpa～-193Mpa25mT～35mT-211Mpa～-257Mpa40mT～60mT-73Mpa～-182Mpa當(dāng)前第1頁1 2 3