本文提出了一種基于激光沖擊波效應(yīng)的金屬表面碾壓技術(shù)（Laser shock wave planishing,LSWP）。該技術(shù)在常規(guī)激光沖擊處理中的約束層和基體表面間增加了一層接觸膜,利用激光沖擊波波壓作用于接觸膜,對(duì)金屬粗糙表面進(jìn)行“碾壓”,從而獲得集光整與強(qiáng)化為一體的表面,解決常規(guī)激光沖擊處理技術(shù)在粗糙度控制方面的缺點(diǎn)。本文以航空LY2鋁合金為研究對(duì)象,探索了表面微特征在LSWP作用下的變形規(guī)律以及數(shù)控銑削表面的LSWP作用效果,獲得的主要成果如下:（1）利用皮秒激光系統(tǒng)在LY2鋁合金試樣表面構(gòu)造出微米級(jí)環(huán)形槽微特征,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了微特征在不同激光能量LSWP處理后的截面形貌變化。發(fā)現(xiàn)微特征在LSWP作用下頂部被鐓粗變形,顯示出平頂形狀;隨著激光功率密度的增加,微特征峰點(diǎn)的高度持續(xù)下降,而底部則先隆起,然后下沉。（2）利用有限元分析技術(shù)進(jìn)一步探討了微特征在LSWP作用下的動(dòng)態(tài)變形過(guò)程以及其他工藝參數(shù)的影響,發(fā)現(xiàn):在LSWP過(guò)程中,微特征底部受到周圍材料向下拖拽和向上擠壓的共同作用,且較優(yōu)的激光能量可以使最終的擠壓量大于拖拽量;微特征在一次LSWP沖擊下的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程可以分成靜止-... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

(a)葉片表面積垢(b)葉片粗糙壁面氣流Fig.1.1(a)Foulingonbladesurface(b)Airflowinroughbladewallsurface

圖 1.2 激光沖擊處理葉片示意圖Fig. 1.2 Schematic diagram of blade treated by laser shock peening光沖擊波技術(shù)的研究概況激光沖擊波技術(shù)的特點(diǎn)光沖擊波技術(shù)是利用高功率短脈沖激光誘導(dǎo)高壓等離子體產(chǎn)生，等工件內(nèi)部形成激光沖擊波，對(duì)工件造成強(qiáng)大的力效應(yīng)。除了最主要用外，激光沖擊波技術(shù)還廣泛用于金屬表面的織構(gòu)毛化[24-27]、板材微零件沖裁[32-34]等等。與傳統(tǒng)機(jī)械加工的技術(shù)相比，激光沖擊波技點(diǎn)：)高壓。激光誘導(dǎo)的沖擊波峰值壓力高達(dá)到 GPa 甚至 TPa 量級(jí)[35]，械加工的范圍(如機(jī)械噴丸僅能產(chǎn)生 MPa 級(jí)的壓力)。高壓激光沖擊表面，可以細(xì)化晶粒[19]，并引起高幅值、大深度殘余壓應(yīng)力，促

單點(diǎn)內(nèi)的表面粗糙度隨著激光沖擊次數(shù)的增加而減小，而多點(diǎn)搭接的形貌產(chǎn)生周期性塑性變形，呈波浪起伏狀。Dai 等人[61]對(duì)不同初始表面形貌的 LY2 鋁合金進(jìn)行了激光沖擊強(qiáng)化處理(如圖 1.3 所示)，發(fā)現(xiàn)激光沖擊波一方面會(huì)平整凸起，一方面又會(huì)增加粗糙度，因此在粗糙度較大時(shí)可以降低粗糙度而在粗糙度較小時(shí)會(huì)增加粗糙度，并且粗糙度存在一個(gè)最終的穩(wěn)定值。之后，Dai 等人[62]進(jìn)一步研究了剛性接觸激光沖擊處理技術(shù)(Rigid Contact Laser Shock Processing, RCLSP)，此技術(shù)的作用過(guò)程如圖 1.4 所示，發(fā)現(xiàn)相比于一般 LSP 技術(shù)，RCLSP 可以快速有效地降低 LY2 鋁合金的最終粗糙度，且接觸膜的動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度越大，粗糙度極限值越小。本文的研究是此技術(shù)的延續(xù)，采用強(qiáng)度更高的接觸膜，以提高表面光整性能為主要目標(biāo)提出一種基于激光沖擊波效應(yīng)的金屬表面碾壓技術(shù)(LSWP)，并深入研究了 LSWP 作用中表面微特征的變形過(guò)程和數(shù)控銑削表面的平整效果，將此作為激光沖擊波技術(shù)的新應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 吳嘉俊,趙吉賓,喬紅超,陸瑩,孫博宇,胡太友,張旖諾.  光電工程. 2018(02)
[2]智能制造在航空發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)的探索與實(shí)踐[J]. 孟震威,秦新冰.  智能制造. 2017(07)
[3]葉片表面粗糙度對(duì)壓氣機(jī)特性影響的研究[J]. 王冠超.  科技資訊. 2015(36)
[4]航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理及進(jìn)展研究[J]. 周賀,張志軒.  南方農(nóng)機(jī). 2015(10)
[5]舉全國(guó)之力,打贏航空發(fā)動(dòng)機(jī)“翻身仗”——專訪中國(guó)工程院院士劉大響[J]. 莊敏.  大飛機(jī). 2014(06)
[6]激光驅(qū)動(dòng)飛片復(fù)雜輪廓多孔微沖裁實(shí)驗(yàn)及模擬[J]. 陸萌萌,劉會(huì)霞,沈宗寶,王霄,顧春興.  中國(guó)激光. 2014(04)
[7]低塑性拋光技術(shù)在壓氣機(jī)葉片上的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 孫明霞,梁春華.  航空制造技術(shù). 2014(07)
[8]航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇/壓氣機(jī)葉片激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 梁春華.  航空制造技術(shù). 2012(Z2)
[9]Aero-engine Blade Fatigue Analysis Based on Nonlinear Continuum Damage Model Using Neural Networks[J]. LIN Jiewei,ZHANG Junhong,ZHANG Guichang,NI Guangjian,and BI Fengrong* State Key Laboratory of Engines,Tianjin University,Tianjin 300072,China.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(02)
[10]發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)的激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)(邀請(qǐng)論文)[J]. 鄒世坤,鞏水利,郭恩明,李斌.  中國(guó)激光. 2011(06)

博士論文
[1]激光噴丸強(qiáng)化鋁合金的疲勞裂紋擴(kuò)展特性及延壽機(jī)理研究[D]. 黃舒.江蘇大學(xué) 2012

碩士論文
[1]整體葉盤(pán)數(shù)控砂帶磨削關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 曹思林.重慶理工大學(xué) 2018
[2]航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片數(shù)控砂帶磨削方法[D]. 謝樂(lè).重慶理工大學(xué) 2017



本文編號(hào)：2941004