一種渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于激光表面處理技術，涉及一種渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化方法。激光沖擊強化的步驟如下：清潔零件；設置吸收層；設置約束層；零件裝夾；調(diào)整激光沖擊強化角度；確定激光沖擊工藝參數(shù)；進行激光沖擊。本發(fā)明提出了一種渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化方法，激光強化的優(yōu)點是殘余應力影響層可達1毫米以上（機械噴丸一般不超過0.5毫米），從而導致疲勞壽命增加幅度更大，另外，激光可以對強化區(qū)域進行有選擇的強化，即可實現(xiàn)小區(qū)域的精確控制和應力調(diào)控。
【專利說明】一種渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于激光表面處理技術，涉及一種渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化方法?！颈尘凹夹g】
[0002]發(fā)動機渦輪盤榫槽的工作面由于在高速旋轉狀態(tài)下工作，不僅承受高的離心力負荷、振動負荷和熱負荷，還要承受環(huán)境介質(zhì)與氧化，其工作條件十分惡劣，因而出現(xiàn)失效的概率較高。航空發(fā)動機渦輪盤在服役過程中曾經(jīng)出現(xiàn)渦輪盤榫齒開裂，嚴重影響飛行安全。目前通用的強化方法是機械噴丸表面強化處理。但是針對榫槽結構來說機械噴丸丸粒打不到，即使有勉強能打到的，也會造成丸粒污染；而激光強化的優(yōu)點是殘余應力影響層可達I毫米以上(機械噴丸一般不超過0.5毫米)，從而導致疲勞壽命增加幅度更大，另外，激光可以對強化區(qū)域進行有選擇的強化，即可實現(xiàn)小區(qū)域的精確控制和應力調(diào)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:提出一種渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化方法，以填補渦輪盤榫槽工作面表面激光強化方法的空白，同時增加榫槽結構工作面的殘余應力影響層深度，顯著提高渦輪盤疲勞壽命，進而提高發(fā)動機使用壽命。
[0004]本發(fā)明的技術方案是:一種渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化方法，采用法國THALES固體激光器進行激光沖擊強化，其特征在于，激光沖擊強化的步驟如下:
[0005]1、清潔零件:使用脫脂棉蘸無水乙醇擦拭清潔零件表面，去除零件表面的油污；
[0006]2、設置吸收層:在待激光沖擊強化處理的榫齒槽表面粘貼鋁箔膠帶作為吸收層，鋁箔膠帶的厚度為0.05mm~0.3mm ;
[0007]3、設置約束層:在激光強化過程中，需使用約束層覆蓋于吸收層上，采用向吸收層噴射去離子水的方法設置約束層，約束層厚度為0.5mm~2mm ；
[0008]4、零件裝夾:將渦輪盤固定在能相對激光器做轉動的夾具上；
[0009]5、調(diào)整激光沖擊強化角度:通過夾具調(diào)整渦輪盤榫槽結構表面與激光光路的夾角為 25° ~90° ;
[0010]6、確定激光沖擊工藝參數(shù):激光脈沖能量為5J~22J，光斑搭接率5%~60%，激光掃描速度0.01m/S~0.2m/s，激光脈沖頻率0.5Hz~IOHz ；
[0011]7、進行激光沖擊，完成渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點是:提出一種渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化方法，以填補渦輪盤榫槽工作面表面激光強化方法的空白，同時增加榫槽結構工作面的殘余應力影響層深度，顯著提高渦輪盤疲勞壽命，進而提高發(fā)動機使用壽命。
【具體實施方式】 [0013]下面對本發(fā)明做進一步詳細說明。一種渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化方法，采用法國THALES固體激光器進行激光沖擊強化，其特征在于，激光沖擊強化的步驟如下:[0014]1、清潔零件:使用脫脂棉蘸無水乙醇擦拭清潔零件表面，去除零件表面的油污；
[0015]2、設置吸收層:在待激光沖擊強化處理的榫齒槽表面粘貼鋁箔膠帶作為吸收層，鋁箔膠帶的厚度為0.05mm~0.3mm ;
[0016]3、設置約束層:在激光強化過程中，需使用約束層覆蓋于吸收層上，采用向吸收層噴射去離子水的方法設置約束層，約束層厚度為0.5mm~2mm ；
[0017]4、零件裝夾:將渦輪盤固定在能相對激光器做轉動的夾具上；
[0018]5、調(diào)整激光沖擊強化角度:通過夾具調(diào)整渦輪盤榫槽結構表面與激光光路的夾角為 25° ~90° ;
[0019]6、確定激光沖擊工藝參數(shù):激光脈沖能量為5J~22J，光斑搭接率5%~60%，激光掃描速度0.0 lm/S~0.2m/s，激光脈沖頻率0.5Hz~IOHz ；
[0020]7、進行激光沖擊，完成渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化。
[0021]實施例1，首先使用脫脂棉蘸無水乙醇擦拭清潔零件表面，去除零件表面的油污；在待激光沖擊強化處理的榫齒槽表面粘貼鋁箔膠帶作為吸收層，鋁箔膠帶的厚度為
0.05mm;在激光強化過程中，需使用約束層覆蓋于吸收層上，采用向吸收層噴射去離子水的方法設置約束層，約束層厚度為0.5mm ;將渦輪盤固定在能相對激光器做轉動的夾具上；通過夾具調(diào)整渦輪盤榫槽結構表面與激光光路的夾角，選取強化光路角度25° ;激光脈沖能量為5J，光斑搭接率60%，激光掃描速度0.01m/s，激光脈沖頻率5Hz ;進行激光沖擊，完成渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化。
[0022]實施例2，首先使用脫脂棉蘸無水乙醇擦拭清潔零件表面，去除零件表面的油污；在待激光沖擊強化處理的榫齒槽表面粘貼鋁箔膠帶作為吸收層，鋁箔膠帶的厚度為0.1mm ；在激光強化過程中，需使用約束層覆蓋于吸收層上，采用向吸收層噴射去離子水的方法設置約束層，約束層厚度為1mm;將渦輪盤固定在能相對激光器做轉動的夾具上；通過夾具調(diào)整渦輪盤榫槽結構表面與激光光路的夾角，選取強化光路角度45° ;激光脈沖能量為10J，光斑搭接率30%，激光掃描速度0.035m/s，激光脈沖頻率2Hz ;進行激光沖擊，完成渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化。
[0023]實施例3，首先使用脫脂棉蘸無水乙醇擦拭清潔零件表面，去除零件表面的油污；在待激光沖擊強化處理的榫齒槽表面粘貼鋁箔膠帶作為吸收層，鋁箔膠帶的厚度為0.3mm ；在激光強化過程中，需使用約束層 覆蓋于吸收層上，采用向吸收層噴射去離子水的方法設置約束層，約束層厚度為2_ ;將渦輪盤固定在能相對激光器做轉動的夾具上；通過夾具調(diào)整渦輪盤榫槽結構表面與激光光路的夾角，選取強化光路角度70° ;激光脈沖能量為20J，光斑搭接率10%，激光掃描速度0.15m/s，激光脈沖頻率IHz ;進行激光沖擊，完成渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化。
【權利要求】
1.一種渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化方法，采用法國THALES固體激光器進行激光沖擊強化，其特征在于，激光沖擊強化的步驟如下: .1.1、清潔零件:使用脫脂棉蘸無水乙醇擦拭清潔零件表面，去除零件表面的油污； .1.2、設置吸收層:在待激光沖擊強化處理的榫齒槽表面粘貼鋁箔膠帶作為吸收層，鋁箔膠帶的厚度為0.05mm~0.3mm ； .1.3、設置約束層:在激光強化過程中，需使用約束層覆蓋于吸收層上，采用向吸收層噴射去離子水的方法設置約束層，約束層厚度為0.1mm~0.5mm ; .1.4、零件裝夾:將渦輪盤固定在能相對激光器做轉動的夾具上； .1.5、調(diào)整激光沖擊強化角度:通過夾具調(diào)整渦輪盤榫槽結構表面與激光光路的夾角為25。~90° ; .1.6、確定激光沖擊工藝參數(shù):激光脈沖能量為5J~22J，光斑搭接率5%~60%，激光掃描速度0.01m/s~0.2m/s，激光脈沖頻率0.5Hz~IOHz ； .1.7、進行激光沖擊，完成渦輪盤榫槽結構的激光沖擊強化。
【文檔編號】C21D10/00GK103898313SQ201410143616
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權日:2014年4月10日
【發(fā)明者】耿軍儒, 張立輝, 李文濤, 朱紅鋼, 王輝明, 溫嶸, 豐雷明, 魏穎 申請人:西安航空動力股份有限公司