近日，由中國科學(xué)院沈陽自動化研究所研發(fā)的“SIA-LSP-11 型激光沖擊強化設(shè)備”和“SIA-LSP-21 型激光沖擊波加工裝備”先后在客戶現(xiàn)場開展了安裝調(diào)試，實現(xiàn)了年內(nèi)順利交付兩套設(shè)備目標。
所謂激光沖擊強化技術(shù)又稱激光噴丸技術(shù)，是利用強激光束產(chǎn)生的等離子沖擊波，提高金屬材料的抗疲勞、耐磨損和抗腐蝕能力的一種高新技術(shù)，具有非接觸、無熱影響區(qū)、可控性強以及強化效果顯著等突出優(yōu)點。激光噴丸工藝需要涂層和約束層，涂層的主要作用是保護工件不被激光灼傷并增強對激光能量的吸收；而約束層除了能約束等離子體的膨脹從而提高沖擊波的峰值壓力外，還能通過對沖擊波的反射延長其作用時間。目前常用的涂層材料有：油漆、膠帶、金屬箔等，常用的約束層為流水，K9玻璃。
在激光噴丸過程中，水膜（約束層）被放置在待處理材料的頂部，高強度的激光脈沖則對準放置在水膜后面的箔片（涂層）。激光束在撞擊點產(chǎn)生一個高壓等離子體，并將能量以爆炸的形式釋放出來。爆炸波在撞擊點對材料進行壓縮，從而使其結(jié)構(gòu)硬化。同樣的過程也可以用來塑造單個組件。激光噴丸技術(shù)在材料方面的靈活性意味著它能適用于塑造更大的表面。該技術(shù)自上世紀90年代問世以來一直用于航空領(lǐng)域，近年來由于其在增加零件疲勞壽命方面對傳統(tǒng)噴丸的優(yōu)勢已得到各行各業(yè)的證明與認可，汽車、制造業(yè)、工業(yè)等行業(yè)的客戶也已將LSP納入生產(chǎn)流程。
本次沈陽自動化研究所研發(fā)的SIA-LSP-11型激光沖擊強化設(shè)備，是其自主開發(fā)的整體葉盤二代激光沖擊強化設(shè)備，在前期開發(fā)經(jīng)驗基礎(chǔ)上，對設(shè)備整體功能進行了優(yōu)化設(shè)計，不僅強化了航空發(fā)動機整體葉盤，還強化了焊縫、榫頭、榫槽等多種復(fù)雜曲面零件。SIA-LSP-21型激光沖擊波科研平臺具有雙波長、多光束、多形光斑并行加工能力，擁有人機友好共融的開放式操作系統(tǒng)、協(xié)同控制軟件、工藝數(shù)據(jù)庫、歷史查詢軟件、操作人員管理軟件，并可二次開發(fā)與拓展，適于多種激光沖擊強化工藝方法研究，可為我國激光沖擊強化科學(xué)研究提供支持。
2018年，沈陽自動化所裝備制造技術(shù)研究室激光沖擊團隊在基礎(chǔ)研究與工藝開發(fā)方面也取得了多項成果，建立了激光沖擊強化數(shù)學(xué)模型，可以精確預(yù)測激光沖擊強化后的殘余應(yīng)力場；開展渦輪盤鎳基高溫合金溫控激光沖擊強化工藝與機理的研究，突破高溫端激光沖擊延壽技術(shù)瓶頸；在AID Advances、Opto-Electronic Advances、《稀有金屬學(xué)報》、《中國激光》等期刊中發(fā)表相關(guān)研究成果10余篇。
沈陽自動化所裝備制造技術(shù)研究室經(jīng)過多年的技術(shù)積累與創(chuàng)新，在激光沖擊強化技術(shù)實現(xiàn)持續(xù)引領(lǐng)行業(yè)的基礎(chǔ)上，開展了強化機制、工藝與裝備集成研究，具備產(chǎn)學(xué)研一體化技術(shù)攻關(guān)及工程實施的全套解決方案，助力高端裝備發(fā)展。
所謂激光沖擊強化技術(shù)又稱激光噴丸技術(shù)，是利用強激光束產(chǎn)生的等離子沖擊波，提高金屬材料的抗疲勞、耐磨損和抗腐蝕能力的一種高新技術(shù)，具有非接觸、無熱影響區(qū)、可控性強以及強化效果顯著等突出優(yōu)點。激光噴丸工藝需要涂層和約束層，涂層的主要作用是保護工件不被激光灼傷并增強對激光能量的吸收；而約束層除了能約束等離子體的膨脹從而提高沖擊波的峰值壓力外，還能通過對沖擊波的反射延長其作用時間。目前常用的涂層材料有：油漆、膠帶、金屬箔等，常用的約束層為流水，K9玻璃。
在激光噴丸過程中，水膜（約束層）被放置在待處理材料的頂部，高強度的激光脈沖則對準放置在水膜后面的箔片（涂層）。激光束在撞擊點產(chǎn)生一個高壓等離子體，并將能量以爆炸的形式釋放出來。爆炸波在撞擊點對材料進行壓縮，從而使其結(jié)構(gòu)硬化。同樣的過程也可以用來塑造單個組件。激光噴丸技術(shù)在材料方面的靈活性意味著它能適用于塑造更大的表面。該技術(shù)自上世紀90年代問世以來一直用于航空領(lǐng)域，近年來由于其在增加零件疲勞壽命方面對傳統(tǒng)噴丸的優(yōu)勢已得到各行各業(yè)的證明與認可，汽車、制造業(yè)、工業(yè)等行業(yè)的客戶也已將LSP納入生產(chǎn)流程。
本次沈陽自動化研究所研發(fā)的SIA-LSP-11型激光沖擊強化設(shè)備，是其自主開發(fā)的整體葉盤二代激光沖擊強化設(shè)備，在前期開發(fā)經(jīng)驗基礎(chǔ)上，對設(shè)備整體功能進行了優(yōu)化設(shè)計，不僅強化了航空發(fā)動機整體葉盤，還強化了焊縫、榫頭、榫槽等多種復(fù)雜曲面零件。SIA-LSP-21型激光沖擊波科研平臺具有雙波長、多光束、多形光斑并行加工能力，擁有人機友好共融的開放式操作系統(tǒng)、協(xié)同控制軟件、工藝數(shù)據(jù)庫、歷史查詢軟件、操作人員管理軟件，并可二次開發(fā)與拓展，適于多種激光沖擊強化工藝方法研究，可為我國激光沖擊強化科學(xué)研究提供支持。
2018年，沈陽自動化所裝備制造技術(shù)研究室激光沖擊團隊在基礎(chǔ)研究與工藝開發(fā)方面也取得了多項成果，建立了激光沖擊強化數(shù)學(xué)模型，可以精確預(yù)測激光沖擊強化后的殘余應(yīng)力場；開展渦輪盤鎳基高溫合金溫控激光沖擊強化工藝與機理的研究，突破高溫端激光沖擊延壽技術(shù)瓶頸；在AID Advances、Opto-Electronic Advances、《稀有金屬學(xué)報》、《中國激光》等期刊中發(fā)表相關(guān)研究成果10余篇。
沈陽自動化所裝備制造技術(shù)研究室經(jīng)過多年的技術(shù)積累與創(chuàng)新，在激光沖擊強化技術(shù)實現(xiàn)持續(xù)引領(lǐng)行業(yè)的基礎(chǔ)上，開展了強化機制、工藝與裝備集成研究，具備產(chǎn)學(xué)研一體化技術(shù)攻關(guān)及工程實施的全套解決方案，助力高端裝備發(fā)展。
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