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摘要:激光冲击强化技术(LSP)是利用强激光束产生的等离子冲击波,提高金属材料的抗疲劳、抗腐蚀以及耐磨性能的新型技术。本文在阅读了一定的相关文献后,对激光冲击强化的原理进行了简单描述,对激光冲击强化在高周疲劳和精密成型两个方面的应用进行了稍微提及。同时,对激光冲击强化目前存在的问题笔者就自己的看法进行了提出。
关键词:LSP;高周疲劳;精密成型
接触疲劳是两构件互相接触在力的作用下产生小片或小块状金属剥落而引起的表面失效。随着科技的进步,激光冲击强化是近些年来越来越普遍的一种表面处理技术。目前此种技术在各个国家都有应用,比如在美国,广泛应用于航空发动机关键结构件的表面强化。一方面,它能提高金属的各方面性能,另一方面,它又能使得工序简单,影响小。因此,它具有广阔的应用前景以及能产生巨大的经济效益。
激光冲击强化原理
激光冲击强化原理图如下图所示,由高功率的脉冲激光通过约束层作用于目标材料的约束层上从而产生等离子体使得金属表面产生生塑性变形,获得表面残余压应力,从而提高材料的疲劳寿命强度。
目前,激光冲击强化技术的发展取得了巨大的成就,随着在某些领域零件的要求越来越苛刻,此项技术的应用领域也在与之同时的迅猛扩张,笔者主要介绍在高周疲劳与精密成形这两个领域的近期发展情况。
1.高周疲劳
20世纪80年代,据美国调查,有95%以上的事故造成的原因都是由于疲劳断裂而引起的。在20世紀初,美国首次在发动机叶片上应用成功并且专门设置了激光强化技术的生产线。与国外相比,我国在激光强化方面起步较晚,但是一直以来,我国都没有停止过对激光冲击强化技术方面的研究,直到近些年来,我国才取得巨大的进展。2008年在西安研究而成的连续脉冲激光冲击强化设备标志着我国拥有了使用激光冲击强化技术的能力。
2.精密成型
既然激光冲击强化技术能够有效的改善提高金属的疲劳性能,自然而然的在精密成形方面会有巨大的应用前景。目前,在一些对材料要求较高的构件(比如航空航天,金属容器等)已经开始使用激光冲击强化的构件。在2012年,美国金属改造公司已经开始生产了飞机机翼上的构件。
目前,激光强化技术的发展已经势不可挡,但是与之同时,也对激光强化技术有了更多的要求。主要包括以下3个问题
1.在高温或者低温的情况下,激光冲击强化如何发挥它的效能。
2.激光强化技术的成本该如何降低。
3.激光强化如何在零件上实现最好的应力分布。
结束语
激光冲击强化作为一种新型的增加疲劳寿命的技术,它无可否认的是优于传统喷丸技术的。但目前来说也的确是存在不少问题的,比如功率稳定性问题。相信只要不懈努力持之以恒,在解决了激光冲击强化技术的问题后,一定会大大提高激光强化技术系统的使用效率,使之真正走向使用化阶段。
参考文献:
[1]陈菊芳,李兴成,李仁兴,申来娣,张永康.提高金属抗应力腐蚀开裂的激光喷丸技术.江苏大学.2011.1
[2]杨晶,周建忠,黄舒,左立党,季杏露,谢小江,孟宪凯,田清,田清.激光喷丸强化TC4钛合金疲劳性能的数值模拟研究.江苏大学.2013.4
[3]张兴权,周建忠,王广龙,张永康.激光喷丸技术及其应用.江苏大学.2005.10
[4]倪敏雄,周建忠,杜建钧,曹向广.激光喷丸技术及其应用.江苏大学.2005.
[5]张兴权,何广德,戚晓利.激光冲击强化对齿轮接触疲劳的影响.安徽工业大学.2010.12
[6]王飞,姚振强.激光冲击强化的数值模拟研究.上海交通大学.2005.10
[7]邹世坤.激光冲击强化:新一代抗疲劳表面强化技术.中国航空报.2013.4
[8]李粤,杜建军.齿轮表面激光冲击强化残余应力场的有限元分析.江苏大学.2006.
[9]赵丽娟,王安然,谢波.采煤机齿轮轴有限元接触疲劳分析. DOI:10.16578/j.issn.1004.2539.2014.02.001.2014.2
[10]钱云鹏,何庆复,阎国臣.影响接触夜劳性能的因素DOI:10. 14032/j.issn.1007-6034.2001.04.001
[11]李玉琴,王学德,杨竹芳,宋飞龙.激光冲击强化提高纯铜耐磨性能的研究[J].强激光与粒子束,2016,28(02):202-206.
[12]刘子昂,石伟,汪诚.激光冲击强化残余应力的数值模拟研究[J].激光技术,2017,41(01):1-5.
[13]宫龙颖.ABAQUS接触问题浅析[J].中国煤炭,2009,35(07):66-68.
[14]王桂阳,张玉波,王海斗,李国禄.激光诱导等离子冲击波改善金属材料疲劳性能及强化机理的研究进展[J].材料导报,2016,30(19):46-53+69.
关键词:LSP;高周疲劳;精密成型
接触疲劳是两构件互相接触在力的作用下产生小片或小块状金属剥落而引起的表面失效。随着科技的进步,激光冲击强化是近些年来越来越普遍的一种表面处理技术。目前此种技术在各个国家都有应用,比如在美国,广泛应用于航空发动机关键结构件的表面强化。一方面,它能提高金属的各方面性能,另一方面,它又能使得工序简单,影响小。因此,它具有广阔的应用前景以及能产生巨大的经济效益。
激光冲击强化原理
激光冲击强化原理图如下图所示,由高功率的脉冲激光通过约束层作用于目标材料的约束层上从而产生等离子体使得金属表面产生生塑性变形,获得表面残余压应力,从而提高材料的疲劳寿命强度。
目前,激光冲击强化技术的发展取得了巨大的成就,随着在某些领域零件的要求越来越苛刻,此项技术的应用领域也在与之同时的迅猛扩张,笔者主要介绍在高周疲劳与精密成形这两个领域的近期发展情况。
1.高周疲劳
20世纪80年代,据美国调查,有95%以上的事故造成的原因都是由于疲劳断裂而引起的。在20世紀初,美国首次在发动机叶片上应用成功并且专门设置了激光强化技术的生产线。与国外相比,我国在激光强化方面起步较晚,但是一直以来,我国都没有停止过对激光冲击强化技术方面的研究,直到近些年来,我国才取得巨大的进展。2008年在西安研究而成的连续脉冲激光冲击强化设备标志着我国拥有了使用激光冲击强化技术的能力。
2.精密成型
既然激光冲击强化技术能够有效的改善提高金属的疲劳性能,自然而然的在精密成形方面会有巨大的应用前景。目前,在一些对材料要求较高的构件(比如航空航天,金属容器等)已经开始使用激光冲击强化的构件。在2012年,美国金属改造公司已经开始生产了飞机机翼上的构件。
目前,激光强化技术的发展已经势不可挡,但是与之同时,也对激光强化技术有了更多的要求。主要包括以下3个问题
1.在高温或者低温的情况下,激光冲击强化如何发挥它的效能。
2.激光强化技术的成本该如何降低。
3.激光强化如何在零件上实现最好的应力分布。
结束语
激光冲击强化作为一种新型的增加疲劳寿命的技术,它无可否认的是优于传统喷丸技术的。但目前来说也的确是存在不少问题的,比如功率稳定性问题。相信只要不懈努力持之以恒,在解决了激光冲击强化技术的问题后,一定会大大提高激光强化技术系统的使用效率,使之真正走向使用化阶段。
参考文献:
[1]陈菊芳,李兴成,李仁兴,申来娣,张永康.提高金属抗应力腐蚀开裂的激光喷丸技术.江苏大学.2011.1
[2]杨晶,周建忠,黄舒,左立党,季杏露,谢小江,孟宪凯,田清,田清.激光喷丸强化TC4钛合金疲劳性能的数值模拟研究.江苏大学.2013.4
[3]张兴权,周建忠,王广龙,张永康.激光喷丸技术及其应用.江苏大学.2005.10
[4]倪敏雄,周建忠,杜建钧,曹向广.激光喷丸技术及其应用.江苏大学.2005.
[5]张兴权,何广德,戚晓利.激光冲击强化对齿轮接触疲劳的影响.安徽工业大学.2010.12
[6]王飞,姚振强.激光冲击强化的数值模拟研究.上海交通大学.2005.10
[7]邹世坤.激光冲击强化:新一代抗疲劳表面强化技术.中国航空报.2013.4
[8]李粤,杜建军.齿轮表面激光冲击强化残余应力场的有限元分析.江苏大学.2006.
[9]赵丽娟,王安然,谢波.采煤机齿轮轴有限元接触疲劳分析. DOI:10.16578/j.issn.1004.2539.2014.02.001.2014.2
[10]钱云鹏,何庆复,阎国臣.影响接触夜劳性能的因素DOI:10. 14032/j.issn.1007-6034.2001.04.001
[11]李玉琴,王学德,杨竹芳,宋飞龙.激光冲击强化提高纯铜耐磨性能的研究[J].强激光与粒子束,2016,28(02):202-206.
[12]刘子昂,石伟,汪诚.激光冲击强化残余应力的数值模拟研究[J].激光技术,2017,41(01):1-5.
[13]宫龙颖.ABAQUS接触问题浅析[J].中国煤炭,2009,35(07):66-68.
[14]王桂阳,张玉波,王海斗,李国禄.激光诱导等离子冲击波改善金属材料疲劳性能及强化机理的研究进展[J].材料导报,2016,30(19):46-53+69.