近日，由中國科學院沈陽自動化研究所研發(fā)的“SIA-LSP-11 型激光沖擊強化設備”和“SIA-LSP-21 型激光沖擊波加工裝備”先后在客戶現場開展了安裝調試，實現了年內順利交付兩套設備目標。

所謂激光沖擊強化技術又稱激光噴丸技術，是利用強激光束產生的等離子沖擊波，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，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，從而使其結構硬化。同樣的過程也可以用來塑造單個組件。激光噴丸技術在材料方面的靈活性意味著它能適用于塑造更大的表面。該技術自上世紀90年代問世以來一直用于航空領域，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型激光沖擊強化設備，是其自主開發(fā)的整體葉盤二代激光沖擊強化設備，在前期開發(fā)經驗基礎上，對設備整體功能進行了優(yōu)化設計，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、工藝數據庫、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研究提供支持。

2018年，沈陽自動化所裝備制造技術研究室激光沖擊團隊在基礎研究與工藝開發(fā)方面也取得了多項成果，建立了激光沖擊強化數學模型，可以精確預測激光沖擊強化后的殘余應力場；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瓶頸；在AID Advances、Opto-Electronic Advances、《稀有金屬學報》、《中國激光》等期刊中發(fā)表相關研究成果10余篇。

沈陽自動化所裝備制造技術研究室經過多年的技術積累與創(chuàng)新，在激光沖擊強化技術實現持續(xù)引領行業(yè)的基礎上，開展了強化機制、工藝與裝備集成研究，具備產學研一體化技術攻關及工程實施的全套解決方案，助力高端裝備發(fā)展。