一种薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合装置及其加工方法与流程

技术特征：
1.一种薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合加工方法，其特征在于：具体的加工方法如下：1）：对毛坯工件（2）外表面进行强化，即采用无吸收层激光冲击强化技术对毛坯工件（2）进行激光冲击强化；2）：通过旋压设备中的旋压轮与模具的相互配合，对工件进行旋压加工，实现金属薄壁工件筒形或锥形大变形量成型。2.根据权利要求1所述的薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合加工方法，其特征在于：步骤1）中，激光头工作过程中能够根据需要对激光冲击强化的光斑能量、直径大小、搭接率以及冲击路径进行调整，具体的调整方式为：在激光冲击强化处理时，可以通过调整控制端参数实现光斑能量、光斑直径大小以及搭接率参数，通过库卡机器人运动路径实现冲击路径的调整。3.根据权利要求1所述的薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合加工方法，其特征在于：步骤2）中，根据激光冲击强化诱导表面残余压应力值以及微观硬度变化的数据对模具转速、旋轮进给速度以及旋轮与模具间的间隙进行调整。4.根据权利要求3所述的薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合加工方法，其特征在于：加工过程中，激光强化作用区域先于旋压设备中旋压轮经过工件的区域，且激光冲击强化作用区域与旋轮进给方向的进给量保持一致。5.根据权利要求4所述的薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合加工方法，其特征在于：在加工过程中，对于工件（2）局部曲率变化较大的位置，可以提高激光冲击强化的次数，还能够提高激光冲击能量来提高强化效果及影响层深度。6.根据权利要求5所述的薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合加工方法，其特征在于：所述毛坯工件（2）采用厚度为10 mm的tc4钛合金材料，其毛坯直径为600
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700 mm，长300
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400 mm，减薄率为20%
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25%。7.根据权利要求6所述的薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合加工方法，其特征在于：具体的加工方法如下： 1）：将tc4钛合金材料置于模具（1）上，并通过顶架3对其进行固定；2）：激光头对tc4钛合金材料进行激光冲击强化，先对激光头的参数进行调整，即将其调整到激光冲击能量为7 j，激光波长为1064 nm，单次脉冲宽度为10 ns，重复率为10 hz，脉冲宽度为20 ns，搭接率为50%时，采用s型冲击路径并采用无吸收层激光冲击方式对tc4钛合金材料进行激光冲击强化；3）：对步骤2中激光冲击强化后的工件进行旋压，即采用直径为300 mm的旋轮，采用正旋进给方式将工件加工成型，在加工过程中，将毛坯工件2与模具1之间的摩擦系数控制为0.1，毛坯工件2与旋轮之间的摩擦系统控制为0.1，进给比为0.75 mm/r，模具主轴转速为200 r/min；4）：在上述加工过程中，在毛坯工件2成型角度成型较大的位置，将激光冲击能量提高至7.8 j，并对旋压区域进行3次激光冲击，有效降低成型难度并抑制回弹，提高毛坯工面的温度及塑性，并加深残余应力影响层深度。8.根据权利要求1至7任一项所述的一种薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合加工方法，其特征在于：还包括一种薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合装置，该复合装置包括，模具（1）、毛坯工件（2）、顶架（3）、激光装置（4）和旋压设备（5），所述毛坯工件（2）设于模具
（1）的一侧，所述顶架（3）相对于模具（1）设于毛坯工件（2）的另一侧，所述激光装置（4）和旋压设备（5）设于模具（1）的一侧，且所述激光装置（4）中设有激光头，并与模具（1）相配合。9.根据权利要求8所述的薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合加工方法，其特征在于：所述激光装置（4）包括控制激光头移动的自动控制工作台和激光头，所述激光头与自动控制工作台连接。10.根据权利要求8所述的薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合加工方法，其特征在于：所述旋压设备（5）中设有旋轮，所述激光头设于旋压头的前方，且所述激光头与旋轮的运动方向沿着旋压进给方向一致。

技术总结
本发明公开了一种薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合加工方法如下：1）：对毛坯工件外表面进行强化，即通过采用无吸收层激光冲击强化技术对毛坯工件进行激光冲击强化；2）：通过旋压设备中的旋压轮与模具的相互配合，对工件进行旋压加工，实现金属薄壁工件筒形或锥形大变形量成型。一种薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合加工方法，采用激光热效应对材料表面加热软化材料；采用激光力冲击作用实现晶粒细化，促进零件塑性变形、抑制零件旋压后的回弹，并引入残余压应力层，抵消旋压过程中外壁拉应力，抑制材料内部微裂纹萌生和扩展；采用强力旋压技术实现激光冲击强化处理后的薄壁工件成型加工，从而显著提高材料成型精度及性能。从而显著提高材料成型精度及性能。从而显著提高材料成型精度及性能。


技术研发人员：纪飞飞 周晓刚 郑爱权 许红伍
受保护的技术使用者：苏州健雄职业技术学院
技术研发日：2021.09.16
技术公布日：2021/12/13