基于空气中冲击波幅值和飞行时间的激光冲击强化在线检测试验研究

1、基于空气中冲击波幅值和飞行时间的激光冲击强化在线检测试验研究    英文题名 Experimental Studies on Quality Assurance of Laser Shock Processing by the Amplitude and Time-of-flight of the Shock Wave in Air  关键词 激光冲击强化; 在线检测; 冲击波飞行时间; 冲击波幅值; 曲线拟合; 英文关键词 laser shock processing; quality assurance; the amplitude of

2、the shock wave; time of flight of the shock wave; curve fitting; 中文摘要 激光冲击强化作为激光加工技术的重要组成部分,其最大作用是在工件内引入了高深度的残余压应力,因此大大增加了工件的抗疲劳寿命,典型的处理工件有涡轮发动机的叶片。激光冲击强化技术现在面临的关键问题之一是怎样对激光冲击强化进行在线检测,在国外专利文献中称为Quality Assurance of Laser Shock Processing,对于该问题的探索和研究,有着极为重要的应用前景。本文从激光冲击强化在线检测技术国内外研究现状出发,简要介绍了各种现有的冲击强

3、化在线检测技术方法和原理,选择现有的冲击波飞行时间法为基础,对激光冲击强化在线检测技术进行了试验研究和理论分析,论文研究的主要工作和取得的创新点如下： 为了更加基础的理解冲击波在空气中的传播,移去了约束层,将激光冲击强化普遍使用的铝箔吸收层作为工件,以50mJ-1000mJ,波长1064nm,脉宽10ns,光斑直径约1mm的激光能量对铝箔进行烧蚀,采用泰勒解对测量结果进行了分析,得出入射激光能量和冲击波能量的经验公式,说明以冲击波飞行时间对激光冲击强化进行检测是可行的。 对基于冲击波幅值和飞行时间的激光冲击强化在线检测进行了研究,激光输出能量. 英文摘要 Laser Shock Process

4、ing is an important part of laser processing technology, and its biggest role is to introduce a high depth of compressive residual stress, which can greatly increase the fatigue life of the workpiece. Currently, one of the key problems is how to real time NDE of laser shock processing, which is also

5、 called quality assurance of laser shock processing in U. S. Patent, and it has a very important application prospects for the exploration and research of this technology. This article originat. 摘要 5-6 ABSTRACT 6-7 目录 8-10 第一章 绪论 10-20     1.1 研究背景及意义 10-11     1.2 激光冲击

6、强化的机理 11-12     1.3 激光冲击强化在线检测技术国内外研究现状 12-18         1.3.1 国内研究现状 12-15         1.3.2 国外研究现状 15-18     1.4 本文的主要研究工作 18-20 第二章 激光冲击强化在线检测方法概述 20-36     2.1 研究背景 20-21    

7、; 2.2 多点式在线检测技术 21-23         2.2.1 高周疲劳测试试验 21         2.2.2 Almen测试计 21-23         2.2.3 比较结果 23     2.3 单点式在线检测技术 23-33         2.3.1 外象在线检测涂层

8、的控制 23-24         2.3.2 外象在线检测激光束的控制 24-26         2.3.3 外象在线检测比较结果 26-27         2.3.4 内象在线检测冲击坑容积法 27         2.3.5 内象在线检测声信号法 27-30     &

9、#160;   2.3.6 内象在线检测等离子体发射光谱法 30-33         2.3.7 内象在线检测比较结果 33     2.4 结论 33-34     2.5 本章小结 34-36 第三章 激光冲击强化中形成的激光等离子体冲击波 36-42     3.1 激光冲击强化的两种模型 36-38         3.1.1 直接烧蚀模

10、型 36         3.1.2 约束模型 36-38     3.2 等离子体冲击波的形成机理 38-41         3.2.1 等离子体的形成 38-39         3.2.2 等离子体的特性及与激光能量的相互作用 39-40         3.2.3 等离子体冲击波

11、的形成 40-41     3.3 本章小结 41-42 第四章 不同入射激光能量下激光诱导等离子冲击波在空气中的传播 42-52     4.1 研究背景 42-43     4.2 实验装置 43-45         4.2.1 实验的组成部分及检测步骤 43-44         4.2.2 对飞行时间专利的修改 44-45    

12、; 4.3 结果和讨论 45-50         4.3.1 信号源的分析及信号计时点的选取 45-46         4.3.2 该方法的适用范围 46-48         4.3.3 检测结果及理论分析 48-50     4.4 本章小结 50-52 第五章 基于空气中冲击波幅值和飞行时间的激光冲击强化在线检测试验研究 52-62  &

13、#160;  5.1 研究背景 52-53     5.2 激光冲击强化在线检测试验仪器及试样制备 53-57         5.2.1 试验装置 53-54         5.2.2 测试装置 54-56         5.2.3 试样制备及参数 56-57     5.3 结果和讨论 57-61  

14、       5.3.1 空气中冲击波的飞行时间与工件中的残余压应力 57-59         5.3.2 空气中的冲击波幅值与工件中的冲击波幅值 59-61     5.4 本章小结 61-62 第六章 总结与展望 62-64 参考文献 64-68 致谢 68-70     2.4 结论 33-34     2.5 本章小结 34-36 第三章 激光冲击强化中形成的激光等离

15、子体冲击波 36-42     3.1 激光冲击强化的两种模型 36-38         3.1.1 直接烧蚀模型 36         3.1.2 约束模型 36-38     3.2 等离子体冲击波的形成机理 38-41         3.2.1 等离子体的形成 38-39     

16、;    3.2.2 等离子体的特性及与激光能量的相互作用 39-40         3.2.3 等离子体冲击波的形成 40-41     3.3 本章小结 41-42 第四章 不同入射激光能量下激光诱导等离子冲击波在空气中的传播 42-52     4.1 研究背景 42-43     4.2 实验装置 43-45         4

17、.2.1 实验的组成部分及检测步骤 43-44         4.2.2 对飞行时间专利的修改 44-45     4.3 结果和讨论 45-50         4.3.1 信号源的分析及信号计时点的选取 45-46         4.3.2 该方法的适用范围 46-48       

18、0; 4.3.3 检测结果及理论分析 48-50     4.4 本章小结 50-52 第五章 基于空气中冲击波幅值和飞行时间的激光冲击强化在线检测试验研究 52-62     5.1 研究背景 52-53     5.2 激光冲击强化在线检测试验仪器及试样制备 53-57         5.2.1 试验装置 53-54         5.2.2 测试装置 54-

19、56         5.2.3 试样制备及参数 56-57     5.3 结果和讨论 57-61         5.3.1 空气中冲击波的飞行时间与工件中的残余压应力 57-59         5.3.2 空气中的冲击波幅值与工件中的冲击波幅值 59-61     5.4 本章小结 61-62 第六章 总结与展望 62-

20、64 参考文献 64-68 致谢 68-70     2.4 结论 33-34     2.5 本章小结 34-36 第三章 激光冲击强化中形成的激光等离子体冲击波 36-42     3.1 激光冲击强化的两种模型 36-38         3.1.1 直接烧蚀模型 36         3.1.2 约束模型 36-38     3.

21、2 等离子体冲击波的形成机理 38-41         3.2.1 等离子体的形成 38-39         3.2.2 等离子体的特性及与激光能量的相互作用 39-40         3.2.3 等离子体冲击波的形成 40-41     3.3 本章小结 41-42 第四章 不同入射激光能量下激光诱导等离子冲击波在空气中的传播 42-52     4.1 研究背景 42-43     4.2 实验装置 43-45         4.2.1 实验的组成部分及检测步骤 43-44         4.2.2 对飞行时间专利的修改 44-45     4.3 结果和讨论 45-50         4.3.1 信号源的分析及信号计时点的选取