激光超声残余应力调控方法 金属材料（征求意见稿）.docxVIP

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T/CSAA2X-2024

激光超声残余应力调控方法金属材料

1范围

本标准规定了激光超声残余应力调控的人员、环境、设备、试样、工艺参数选择与确定、调控程序、报告等方面要求。

本标准适用各种金属材料零件或试件的残余应力调控。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB7247.1激光产品的安全第1部分：设备分类、要求GB/T15313激光术语

3术语和定义

GB/T15313界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

激光超声残余应力调控controlmethodforresidualstressbylaserultrasonic

利用低能量激光诱导的超声波作用于材料内部，驱动材料内部质点运动，使晶格产生微观塑性变形，使零件呈现出对疲劳特性有利的压应力状态，达到应力调控效果。［来源：GB/T38811，有修改］

激光超声残余应力调控技术能够在不破坏表面完整性的前提下，将零件的拉应力转化为压应力，形成一定厚度的压应力层；能够将零件应力水平由高到低调控到设计要求范围；在适当的工艺参数

情况下，在将拉应力转化为压应力的同时，提高材料的疲劳寿命。

3.2

吸收层ablativemedium

粘贴在零件表面，用于吸收激光能量，产生高温高压等离子体，并避免零件烧蚀的工艺辅料。

［来源：HB/Z20027-2014］

3.3

约束层transparentoverlay

覆盖在吸收层上，且对激光透明的，约束等离子体膨胀并维持其压力的物质。［来源：HB/Z

20027-2014］

3.4

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搭接率overlappedrate

相邻两个斑点中心连线上搭接区域的长度占光斑尺寸的百分比。［来源：HB/Z20027-2014，有

修改］

3.5

覆盖率coveragerate

调控处理区域内的光斑数量乘以单个光斑面积除以调控区域面积计算所得到的百分比值。对于在调控区域边界上或边界外的光斑而言，只有在调控区域边界内的部分参与计算覆盖率。［来源：HB/Z20027-2014，有修改］

4一般要求

4.1人员

操作人员应经过相关培训，考核合格后持证上岗。有关激光超声残余应力调控作用意义参见附录A。

4.2环境

4.2.1操作环境应保持洁净和良好通风。

4.2.2设备使用环境温度为：5℃~35℃,相对湿度小于80%。

4.2.3实施时现场无大的振动源，噪声不大于85dB。

4.2.4操作间应安装防激光光束辐射装置，进行现场调控处理时应注意激光的防护。

4.3设备

4.3.1设备构成

激光超声残余应力调控设备应能产生稳定、可控的脉冲激光，并能控制零件或激光的精确运动以覆盖要求的调控处理区域。典型构成及工作示意见图1。

图1激光超声残余应力调控设备的构成和工作示意图

设备一般主要由脉冲激光器、光路系统、控制系统、运动机构、三维测量系统和喷水系统等部分组成，此外在工作时还使用工装和辅助材料。

4.3.2脉冲激光器

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脉冲激光器应能够以特定频率稳定发射脉冲激光，满足GB7247.1的规定，同时满足以下要求：

a)激光最大能量不高于1J，能量稳定性小于1.0%；

b)最高重复频率应不低于2Hz；

c)激光脉冲宽度宜在5ns~20ns范围内；

d)能量分布宜为平顶空间分布模式。

4.3.3光路系统

光路系统用于实现脉冲激光从激光器至试样表面的传导，应满足以下要求：

a)光路系统设计应避免在传输过程中发生聚焦；

b)宜具备激光光斑大小调节功能，光斑大小调节范围应覆盖1mm~4mm范围；

c)宜具备激光光斑形状（如圆形和方形）切换功能。

4.3.4控制系统

控制系统应满足以下要求：

a)应能够实现激光器、光路系统、三维测量系统以及运动机构的联动控制；

b)能够根据样品三维形貌测量结果实现光斑路径规划。

4.3.5运动机构

运动机构是实现激光光束和零件相对运动的执行机构，应满足以下要求：

a)能够设定激光入射角度、激光光斑在试样上运动的路径和速率，保证激光光斑按照指定搭接率运动覆盖试样整个调控区域；

b)激光光斑位置控制精度应不低于光斑尺寸的1/10或者0.1mm两者中较小者。

4.3.6三维测量系统

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