專利名稱：夾帶封閉介質(zhì)的激光沖擊噴丸硬化處理涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光沖擊噴丸硬化處理，尤其涉及一種激光沖擊噴丸硬化處理涂層及其方法。
背景技術(shù)：
激光沖擊噴丸硬化處理(LSP)或激光沖擊工藝，其也被認(rèn)為是一種用于產(chǎn)生具有深度殘余壓應(yīng)力區(qū)域的工藝，該壓應(yīng)力是由于激光沖擊噴丸硬化處理制品的表面而獲得的。激光沖擊噴丸硬化處理一般采用一種或多種高低功率脈沖激光器的輻射脈沖，以使在制品的表面產(chǎn)生一種強(qiáng)沖擊波，與美國(guó)專利No.3,850,698，發(fā)明名稱為《改變材料性能》；美國(guó)專利No.4401477，發(fā)明名稱為《激光沖擊工藝》以及美國(guó)專利No.5,131,957，發(fā)明名稱為《材料性能》中所公開的方法相似。激光沖擊噴丸硬化處理，如同在技術(shù)范圍內(nèi)的理解和在此所采用的，是利用源自一個(gè)激光束源的脈沖激光束，通過該表面的薄層或在形成等離子體的表面上的涂層(如帶或涂料)的一種瞬時(shí)燒蝕或蒸發(fā)，以使在激光束的碰撞點(diǎn)產(chǎn)生爆炸力，從而在某一表面的一部分上產(chǎn)生強(qiáng)大的局部的壓縮力。
在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，激光沖擊噴丸硬化處理具有很多應(yīng)用，其中一些應(yīng)用在以下專利中公開即美國(guó)專利No.5,756,965，發(fā)明名稱為“空中激光沖擊噴丸硬化處理”；No.5,591,009，發(fā)明名稱為“激光沖擊噴丸硬化處理的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)機(jī)葉片邊緣”；No.5,531,570，發(fā)明名稱為“用于激光沖擊噴丸硬化處理的燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)葉片邊緣的形變控制”，No.5,492,447，發(fā)明名稱為“激光沖擊噴丸硬化處理的用于渦輪機(jī)械的轉(zhuǎn)子部件”；No.5674329，發(fā)明名稱為“覆有粘結(jié)帶的激光沖擊噴丸硬化處理”；以及No.5674328，發(fā)明名稱為“覆有干帶的激光沖擊噴丸硬化處理”，上述所有的專利均已被轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人。
人們采用了約20-約50焦耳的高能激光束，或約3-約10焦耳的低能激光束，并預(yù)期采用其它能量水平的激光束。例如參見美國(guó)專利No.5674329(Mannava等)，授權(quán)日為1997年10月7日(采用高能激光的LSP工藝)，以及美國(guó)專利No.5932120(Mannava等)，授權(quán)日為1999年8月3日(采用低能激光的LSP工藝)?？梢酝ㄟ^使用不同的激光材料，如摻釹的釔鋁石榴石(NdYAG)，Nd:YLF，以及其它物質(zhì)產(chǎn)生低能激光束。激光沖擊噴丸硬化處理工藝一般采用流過該制品的水簾或其它封閉液體介質(zhì)或其它方法，以使提供一種等離子體封閉介質(zhì)。這種介質(zhì)可使等離子體迅速達(dá)到?jīng)_擊波的壓力，這種壓力產(chǎn)生構(gòu)成LSP效果的塑性變形以及相關(guān)的殘余應(yīng)力方式。水簾提供封閉的介質(zhì)，以限制并引導(dǎo)工藝產(chǎn)生的沖擊波進(jìn)入LSP`D的部件的大塊材料內(nèi)，以產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力。為了一些應(yīng)用而傳送流水是不可能的，原因?yàn)榭臻g限制或者部件的幾何形狀。美國(guó)專利No.6677037，發(fā)明名稱“激光沖擊噴丸硬化處理帶、方法及制品”；No.5674329發(fā)明名稱“覆有粘結(jié)帶的激光沖擊噴丸硬化處理”，以及No.5674328，發(fā)明名稱為“覆有干帶的激光沖擊噴丸硬化處理”，上述所有的專利都轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人，上述專利描述了用于LSP工藝的不同的涂層以及封閉介質(zhì)，包括流動(dòng)的水簾或潔凈的封閉材料的分離板。為一些應(yīng)用而傳送流水并不總是可能的，這是因?yàn)榭臻g限制或激光沖擊噴丸硬化處理的部件的幾何結(jié)構(gòu)。包裝封閉介質(zhì)并將該包裝附接到部件上以獲得所需的LSP效果是令人期待的。

發(fā)明內(nèi)容
一種整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層包括與潔凈外殼層相隔開的燒蝕介質(zhì)層，以及位于其間的潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)。所述潔凈對(duì)于用于進(jìn)行激光沖擊噴丸硬化處理的激光束而言是透明。水或水與瓊脂的混合物都是合適的潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)的例子。該整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層可以是一種帶(tape)，其中燒蝕介質(zhì)層具有相對(duì)的第一和第二側(cè)面，粘結(jié)層布置在第一側(cè)面上，而潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)被潔凈外殼層截留在第二側(cè)面。該整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層可以用在準(zhǔn)備進(jìn)行激光沖擊噴丸硬化處理的制品上，在該制品的基體上噴涂有整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層。
一種激光沖擊噴丸硬化處理制品的方法，包括對(duì)制品基體的激光沖擊噴丸硬化處理表面噴涂整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層。該整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層包括與潔凈外殼層相隔開的燒蝕介質(zhì)層。潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)被置于整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層和燒蝕介質(zhì)層之間。所述潔凈對(duì)于用于進(jìn)行激光沖擊噴丸硬化處理的激光束而言是透明。發(fā)射具有足夠大功率的激光束到涂層基體上，以氣化至少一部分形成具有深度殘余壓應(yīng)力區(qū)域的燒蝕介質(zhì)層，該燒蝕介質(zhì)層從激光沖擊噴丸硬化處理表面延伸進(jìn)入基體內(nèi)。該發(fā)射步驟包括在相對(duì)恒定的周期中，向涂層基體上發(fā)射具有重復(fù)脈沖的激光，與此同時(shí)在激光束與制品之間提供連續(xù)的運(yùn)動(dòng)。


圖1是采用整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層及其方法的典型實(shí)施方式進(jìn)行激光沖擊噴丸硬化處理的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)機(jī)葉片的透視圖。
圖2是圖1所示風(fēng)機(jī)葉片的剖視圖。
圖3是圖1所示葉片的透視示意圖，該葉片涂有整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層并被安裝在一個(gè)激光沖擊噴丸硬化處理系統(tǒng)內(nèi)。
圖4是在圖3中涂有整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層的葉片的局部剖視圖以及以局部示意圖，該涂層是經(jīng)過激光沖擊噴丸硬化處理的。
圖5是在激光沖擊噴丸硬化處理表面上的一種激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)圖案的示意圖。
圖6是具有4個(gè)序列的激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)的特定圖案的示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1、2和3所示，風(fēng)機(jī)葉片8具有由鈦合金制成的翼面34，其從葉片平臺(tái)36徑向向外延伸到葉片頂端38。風(fēng)機(jī)葉片8是一種具有硬質(zhì)金屬基體10的制品12的典型代表，在該基體10上施加整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層57以及采用與激光沖擊噴丸硬化處理相同的方法。在基體10的激光沖擊噴丸硬化處理表面54上涂有整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層57，其包括與潔凈外殼層66相隔開的燒蝕介質(zhì)層64以及位于其間的潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)68。該潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)68作為截留在燒蝕介質(zhì)層64和潔凈外殼層66之間的封閉層。
正圖中所示出的，整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層57的典型實(shí)施例是一條帶59，在該帶中燒蝕介質(zhì)層64具有相對(duì)的第一和第二側(cè)面71和73。粘結(jié)層60設(shè)置在第一側(cè)面71上以及潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)68被截留在燒蝕介質(zhì)層64的第二側(cè)面73上。透明塑料，如乙烯基化合物可被用于潔凈外殼層66。
整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層57可以薄膜或帶59的形式存在。如果它以帶的形式存在，那么該涂層包括自粘性的粘結(jié)層60。如果該整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層57以薄膜的形式存在，那么在施加整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層57之前可以將合適的粘結(jié)材料直接施加到激光沖擊噴丸硬化處理表面54上。建議用于燒蝕和潔凈外殼層的材料包括塑料，如乙烯基塑料薄膜，其中該燒蝕介質(zhì)可以著黑色，而外殼層可以是透明顏料。應(yīng)相對(duì)于沖擊噴丸硬化處理表面54摩擦或壓實(shí)該薄膜或帶，以去除可能留在燒蝕層和激光沖擊噴丸硬化處理表面之間的氣泡。整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層57涂覆在基體10上以形成激光沖擊噴丸硬化處理噴涂表面55。
圖1、2所示出的是一種典型飛機(jī)透平風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)機(jī)葉片8的示意圖，其采用整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層57的激光沖擊噴丸硬化處理。該風(fēng)機(jī)葉片8包括一個(gè)從葉片平臺(tái)36徑向向外延伸至葉片頂端38的翼面34。該風(fēng)機(jī)葉片8包括一個(gè)根部40，所述根部40從平臺(tái)36向內(nèi)沿徑向延伸至根部40的沿徑向向內(nèi)的端部37。在根部40的沿徑向向內(nèi)的端部37處是一個(gè)葉片根部42，它通過葉片柄部44與平臺(tái)36相連。翼面34沿弦線方向在導(dǎo)邊LE和翼面的尾邊TE之間延伸。如在圖2所示的葉片的每個(gè)剖面圖中，翼面34的弦C是位于導(dǎo)邊LE和尾邊TE之間的線。翼面34的壓力側(cè)46大致朝向箭頭V所示的轉(zhuǎn)動(dòng)方向且吸入側(cè)48位于翼面的另一側(cè)，并且中線ML大致設(shè)置在線弦方向上兩面之間的中間位置。
風(fēng)機(jī)葉片8具有導(dǎo)邊和尾邊部分50和70，所述部分分別自葉片平臺(tái)36沿著翼面34的導(dǎo)邊和尾邊LE和TE向葉片頂部38延伸。該導(dǎo)邊和尾邊部分50和70分別包括第一和第二寬度W1和W2，以使得該導(dǎo)邊和尾邊部分50和70圍繞缺口52，并且沿翼面34的導(dǎo)邊和尾邊可能產(chǎn)生撕裂。由于在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)風(fēng)機(jī)葉片8旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，因此翼面34是經(jīng)受顯著的拉應(yīng)力場(chǎng)的區(qū)域。翼面34還承受在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)力，并且缺口52和裂紋作為高周疲勞應(yīng)力的產(chǎn)生原因，在其周圍產(chǎn)生附加的應(yīng)力集中。
為了克服葉片上的某些部分沿可能的裂縫線發(fā)生疲勞失效，所述裂紋線可自缺口和裂痕處發(fā)展和擴(kuò)散，壓力側(cè)46和吸入側(cè)48至少一個(gè)并且優(yōu)選二個(gè)都具有激光沖擊噴丸硬化處理表面54和具有深度殘余壓應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力區(qū)56，該深度殘余壓應(yīng)力由激光沖擊噴丸硬化處理(LSP)所產(chǎn)生并如圖2所示從激光沖擊噴丸硬化處理表面延伸進(jìn)入翼面34。優(yōu)選地，預(yù)應(yīng)力區(qū)56在沿翼面弦方向到整個(gè)寬度W1和W2的范圍內(nèi)與導(dǎo)邊和尾邊50和70共同延伸，并且伸入翼面34足夠深以接合至少部分的寬度。預(yù)應(yīng)力區(qū)56顯示為與導(dǎo)邊部分50在徑向方向沿導(dǎo)邊LE共同延伸，但可能更短。
如圖3、4所示，該葉片8被安裝在機(jī)械臂28中，該機(jī)械臂用來移動(dòng)和定位該葉片以實(shí)現(xiàn)“在空中”激光沖擊噴丸硬化處理。本發(fā)明被示出用于激光沖擊噴丸硬化處理導(dǎo)邊部分50，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如激光沖擊噴丸硬化處理表面54所顯示的那樣，該表面被具有重疊的激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)58的整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層57所涂覆。粘結(jié)帶59的層是整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層57的代表，該涂層也可能以薄膜的形式存在。
如圖4所示，激光沖擊噴丸硬化處理設(shè)備1包括一個(gè)具有發(fā)生器31的激光束設(shè)備，所述發(fā)生器帶有一個(gè)振蕩器和一個(gè)前置放大器以及一個(gè)分束器，所述分束器將前置放大的激光束送入兩條射束傳送光路，每條射束傳送光路分別具有第一和第二放大器30和32；和包括光學(xué)元件的光學(xué)器件35，所述光學(xué)元件將光束2傳遞并聚焦在激光沖擊噴丸硬化處理涂覆表面55和整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層57上?？梢允褂每刂破?4調(diào)節(jié)和控制激光束設(shè)備，以將激光束2以受控的方式發(fā)射到激光沖擊噴丸硬化處理涂覆表面55上。
在預(yù)壓應(yīng)力區(qū)56中由該激光束沖擊所產(chǎn)生的深度殘余壓應(yīng)力通常為約50-150KPSI(千磅每平方英寸)，并從激光沖擊噴丸硬化處理表面54延伸到激光沖擊所產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力區(qū)約20-50密耳的深度。由該激光束沖擊所產(chǎn)生的深度殘余壓應(yīng)力通過反復(fù)發(fā)射高能量的激光束2產(chǎn)生，所述高能量激光束相對(duì)于激光沖擊噴丸硬化處理涂覆表面55散焦數(shù)密耳。激光束2一般具有千兆瓦/厘米2的大小級(jí)別的峰值功率密度，并且發(fā)射時(shí)不采用流動(dòng)水簾或其它流體簾，在現(xiàn)有技術(shù)中水或其它流體流過涂覆表面55。燒蝕介質(zhì)被燒蝕以產(chǎn)生等離子體，其導(dǎo)致材料表面產(chǎn)生沖擊波。這些沖擊波通過潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)68或封閉層朝著激光沖擊噴丸硬化處理表面54改向，從而在激光沖擊噴丸硬化處理表面54下方的材料中產(chǎn)生前進(jìn)沖擊波(壓力波)。這些沖擊波的振幅和數(shù)量決定了壓應(yīng)力的深度和密度。該整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層57用于保護(hù)目標(biāo)表面、產(chǎn)生等離子體和封閉爆炸并將沖擊波導(dǎo)向激光沖擊噴丸硬化處理表面54。
如圖4所示，該激光可以“在空中”順序發(fā)射，以使噴涂表面55受到多于一個(gè)序列的激光沖擊噴丸硬化處理。本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施例包括連續(xù)移動(dòng)葉片同時(shí)連續(xù)在帶表面發(fā)射激光束，以使在不同的序列中擊中相鄰的激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)。然而，可以代替移動(dòng)激光束只要該激光束和表面之間的相對(duì)移動(dòng)是有效的。在提供在激光束和制品12之間連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)射具有在相對(duì)穩(wěn)定周期之間的重復(fù)脈沖的激光到涂覆基體10上。
圖4和圖5示出了4個(gè)序列S1至S4的激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)58的圖案(由圓圈表示)。S1序列為實(shí)線圓，與其它序列的虛線圓相反，從而示出具有非鄰接激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)58的特征，該圓點(diǎn)沿著行中心線62具有相應(yīng)的中心點(diǎn)X。序列圖案完全覆蓋了激光沖擊噴丸硬化處理噴涂表面55。該激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)58在覆蓋激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)58的行74內(nèi)具有直徑D。這種圖案也可是覆蓋激光沖擊噴丸硬化處理噴涂表面55上的沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)的多重覆蓋行74。第一覆蓋區(qū)位于一給定行中的相鄰激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)58之間并且通常由在相鄰的激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)58的中心點(diǎn)X之間的第一偏移量O1所限定，并能在直徑D的約30％-50％或更大的范圍內(nèi)變化。第二覆蓋區(qū)位于相鄰行中的相鄰激光沖擊噴丸硬化處理網(wǎng)點(diǎn)58之間并且通常由在相鄰行中心線62之間的第二偏移量O2所限定，并能在直徑D的約30％-50％之間變化，該直徑D取決于具體應(yīng)用和激光束的強(qiáng)度或流暢度。第三覆蓋區(qū)以線性偏移量O3的形式存在，該偏移量O3位于在相鄰行74中的相鄰激光噴丸硬化處理圓點(diǎn)58的中心點(diǎn)X之間，并能在直徑D的約30％-50％之間變化，該直徑D取決于某一特定的應(yīng)用。
設(shè)計(jì)該方法以使得僅未經(jīng)使用的帶或近未經(jīng)使用的帶被燒蝕，而在翼面表面不會(huì)存在任何明顯的影響或傷害。這是為了防止甚至是小瑕疵或由于激光而導(dǎo)致的重熔，這種重熔可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)葉片操作產(chǎn)生所不希望的氣動(dòng)影響?？赡苄枰鄠€(gè)序列覆蓋整個(gè)圖案，并且在每個(gè)激光發(fā)射序列之間進(jìn)行激光沖擊噴丸硬化處理表面54的重涂。激光發(fā)射的每一序列具有多重激光發(fā)射或者在發(fā)射之間有一段時(shí)間的激光脈沖，其通常被稱為“重復(fù)發(fā)射(rep)”。在重復(fù)發(fā)射期間，移動(dòng)零件以使下一個(gè)脈沖出現(xiàn)在下一個(gè)激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)58的位置處。優(yōu)選地，使該零件連續(xù)運(yùn)動(dòng)，并且安排在脈沖或發(fā)射激光束到達(dá)合適位置的時(shí)間。每一序列可以重復(fù)一次或多次，以使對(duì)各激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)58進(jìn)行多于一次的擊打。在每一次發(fā)射激光或者激光脈沖中，也可以允許采用更小的激光功率。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的激光沖擊噴丸硬化處理工藝的另一種可選實(shí)施例。該工藝可用于激光沖擊噴丸硬化處理全部或部分的風(fēng)機(jī)葉片導(dǎo)邊，所述工藝采用5行激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)并且在4個(gè)指定為S1、S2、S3、S4的序列中，覆蓋激光沖擊噴丸硬化處理表面54的整個(gè)面積。激光沖擊噴丸硬化處理工藝開始于第一序列，在序列1中每4個(gè)點(diǎn)受到激光沖擊噴丸硬化處理，與此同時(shí)葉片連續(xù)移動(dòng)且激光束被連續(xù)發(fā)射或脈沖激發(fā)以及激光。在一給定的序列如S1中，零件被定時(shí)以在相鄰激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)之間移動(dòng)。在葉片上的連續(xù)激光發(fā)射的脈沖之間，該定時(shí)與重復(fù)脈沖一致。所有5行重復(fù)激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)58包括以一定距離間隔的每一序列的點(diǎn)，以使其它相同序列的激光沖擊噴丸硬化處理圓點(diǎn)不會(huì)影響圍繞它的帶。第一次上漿(taping)先于序列1，圖4中以完整或整個(gè)圓表示了該序列1，而以點(diǎn)線、單短劃線以及雙短劃線圈分別表示如在序列S2、S3和S4中的其它激光沖擊噴丸硬化處理點(diǎn)。在下一個(gè)序列以前，如在序列S1與序列S2之間，將對(duì)待激光沖擊噴丸硬化處理的激光沖擊噴丸硬化處理表面54的整個(gè)區(qū)域進(jìn)行重新上漿。這一重新上漿程序可以避免任何激光沖擊噴丸硬化處理表面的裸露金屬直接被激光束擊中。對(duì)于5行的某一區(qū)域覆蓋，其具有在行之間和在約30％的相鄰點(diǎn)之間存在空間間隔，人們發(fā)現(xiàn)一次上漿以及3次重新上漿是必要的，以使零件實(shí)際上總共被上漿四次，該工序比被其替代的噴涂和二次噴涂工序快得多且人力和設(shè)備的消耗更少。人們發(fā)現(xiàn)激光沖擊噴丸硬化處理某一給定的零件在2-5行之間的是必要的，如一風(fēng)機(jī)葉片。人們還發(fā)現(xiàn)，激光沖擊噴丸硬化處理每一點(diǎn)58三次或更多次是所希望的。如果每一點(diǎn)58被擊打三次，那么對(duì)于三套序列S1-S4共12次上漿而言，需要進(jìn)行一次上漿和11次重新上漿。
盡管為了解釋本發(fā)明的原理，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了詳盡描述，但應(yīng)該理解的是，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作出的變型或替換形式均落入發(fā)明所附的技術(shù)方案所限定的范圍內(nèi)。
盡管在此描述了被認(rèn)為是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例或典型實(shí)施例，然而根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，本發(fā)明的其它變型對(duì)于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員而言應(yīng)該是顯而易見的，因此，其在所附的技術(shù)方案中期望得到保護(hù)，所有這些落入本發(fā)明的基本實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的變型在附加的技術(shù)方案中都期望能得到保護(hù)。因此，為美國(guó)專利證書所需要保護(hù)的是本發(fā)明在下述技術(shù)方案中所定義和所區(qū)分的。
零件目錄1、激光沖擊噴丸硬化處理設(shè)備2、激光束8、風(fēng)機(jī)葉片10、基體12、制品24、控制器28、機(jī)械臂30、第一放大器31、發(fā)生器32、第二放大器34、翼面35、光學(xué)器件36、葉片平臺(tái)37、沿徑向向內(nèi)的端部38、葉片頂端40、根部42、葉片根部44、葉片柄部46、壓力側(cè)48、吸入側(cè)50、導(dǎo)邊部分52、缺口54、激光沖擊噴丸硬化處理表面55、激光沖擊噴丸硬化處理涂層表面56、預(yù)應(yīng)力區(qū)57、激光沖擊噴丸硬化處理涂層58、圓點(diǎn)59、帶60、粘結(jié)層
62、行中心線64、燒蝕介質(zhì)層66、潔凈外殼層68、潔凈液體封閉介質(zhì)70、尾邊部分71、第一側(cè)面73、第二側(cè)面74、行C-弦D-直徑V-箭頭X-中心點(diǎn)ML-中線LE-導(dǎo)邊TE-尾邊W1-第一寬度W2-第二寬度O1-第一偏移量O2-第二偏移量O3-第三線性偏移量
權(quán)利要求
1.一種整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層(57)包括與潔凈外殼層(66)相隔開的燒蝕介質(zhì)層(64)，以及位于其間的潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)(68)，其中所述潔凈對(duì)于用于進(jìn)行激光沖擊噴丸硬化處理的激光束而言是透明的。
2.如權(quán)利要求1所述的整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層(57)，進(jìn)一步包括包含水的潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)(68)。
3.如權(quán)利要求1所述的整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層(57)，進(jìn)一步包括包含水和瓊脂的混合物的潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)(68)。
4.如權(quán)利要求1所述的整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層(57)，其中所述涂層是一個(gè)帶(59)，進(jìn)一步包括具有相對(duì)的第一和第二側(cè)面(71和73)的燒蝕介質(zhì)層(64)，設(shè)置在第一側(cè)面(71)上的粘結(jié)層(60)，以及被潔凈外殼層(66)滯留在第二側(cè)面(73)的潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)(68)。
5.一種被涂覆用于進(jìn)行激光沖擊噴丸硬化處理的制品(12)，所述制品包括涂有整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層(57)的基體(10)，所述涂層包括與潔凈外殼層(66)相隔開的燒蝕介質(zhì)層(64)，以及位于其間的潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)(68)，其中所述潔凈對(duì)于用于進(jìn)行激光沖擊噴丸硬化處理的激光束而言是透明的。
6.如權(quán)利要求5所述的制品(12)，其中所述涂層是一個(gè)帶(59)，進(jìn)一步包括具有相對(duì)的第一和第二側(cè)面(71和73)的燒蝕介質(zhì)層(64)，設(shè)置在第一側(cè)面(71)上的粘結(jié)層(60)，以及被潔凈外殼層(66)滯留在第二側(cè)面(73)的潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)(68)。
7.一種激光沖擊噴丸硬化處理制品(12)的方法，所述方法包括以下步驟對(duì)制品(12)基體(10)的激光沖擊噴丸硬化處理表面噴涂整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層(57)，所述整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層(57)包括與潔凈外殼層(66)相隔開的燒蝕介質(zhì)層(64)，以及位于其間的潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)(68)，其中所述潔凈對(duì)于用于進(jìn)行激光沖擊噴丸硬化處理的激光束而言是透明的，將激光束發(fā)射到噴涂基體(10)上，以及發(fā)射具有足夠大功率的激光束，以氣化至少一部分形成具有深度殘余壓應(yīng)力區(qū)域的燒蝕介質(zhì)層(64)，該燒蝕介質(zhì)層從激光沖擊噴丸硬化處理表面延伸進(jìn)入基體(10)內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述涂層是一個(gè)帶(59)，進(jìn)一步包括具有相對(duì)的第一和第二側(cè)面(71和73)的燒蝕介質(zhì)層(64)，設(shè)置在第一側(cè)面(71)上的粘結(jié)層(60)，以及被潔凈外殼層(66)滯留在第二側(cè)面(73)的潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)(68)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括在相對(duì)恒定的周期之間，向噴涂基體(10)上發(fā)射具有可重復(fù)脈沖的激光，與此同時(shí)在激光束與噴涂基體(10)之間提供連續(xù)的運(yùn)動(dòng)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述涂層是一個(gè)帶(59)，進(jìn)一步包括具有相對(duì)的第一和第二側(cè)面(71和73)的燒蝕介質(zhì)層(64)，設(shè)置在第一側(cè)面(71)上的粘結(jié)層(60)，以及被潔凈外殼層(66)滯留在第二測(cè)面(73)的潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)(68)。
全文摘要
用于激光噴丸硬化處理制品表面的一種整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層包括與潔凈外殼層相隔開的燒蝕介質(zhì)層，以及位于其間的潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)，其中所述潔凈對(duì)于用于進(jìn)行激光沖擊噴丸硬化處理的激光束而言是透明的。潔凈液態(tài)封閉介質(zhì)的兩個(gè)實(shí)施例是水和水與瓊脂的混合物，封閉流體簾不會(huì)在激光束發(fā)射到的所述表面上流過。該整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層可以是一個(gè)具有粘結(jié)層的帶，該粘結(jié)層設(shè)置在第一側(cè)面的燒蝕介質(zhì)層上。一種激光沖擊噴丸硬化處理方法包括用整體激光沖擊噴丸硬化處理涂層對(duì)制品的基體進(jìn)行噴涂，以及發(fā)射具有足夠大功率的激光束到涂層基體上，以形成一個(gè)延伸進(jìn)入基體內(nèi)的具有深度殘余壓應(yīng)力的區(qū)域。
文檔編號(hào)C21D7/06GK1786211SQ20051013159
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者S·R·曼納瓦, W·D·科維 申請(qǐng)人:通用電氣公司