1.直壁圆筒件激光冲击成形方法,其特征在于该成形方法的具体步骤如下:
(1)冲击前的准备工作:将金属薄板(14)放置在凹模(12)模腔的上方,所述金属薄板(14)的上表面涂覆吸收层(15),用压板(16)和螺栓(13)将所述金属薄板(14)固定在所述凹模(12)上,然后利用机械臂(1)端部安装的卡爪(2)夹紧所述凹模(12);通过操作计算机(11)向控制器(10)发送信号使所述机械臂(1)移动以及所述机械臂(1)的端部转动来调整所述凹模(12)及所述金属薄板(14)的位置,使所述吸收层(15)正对着冲击头(9),并使激光脉冲束(6)在所述吸收层(15)上形成的光斑大小符合要求;通过操作所述计算机(11)向所述控制器(10)发送信号,打开供水龙头(3),向所述吸收层(15)表面持续喷水,并在所述吸收层(15)表面形成稳定的流动水层,所述流动水层作为约束层;
(2)第一步成形:通过操作所述计算机(11)向所述控制器(10)发出信号来控制激光发生器(4)发射能量较高的激光脉冲束(6),所述能量较高的激光脉冲束(6)沿导光管(5),经第一全反镜(8)和第二全反镜(7)反射,到达所述冲击头(9),所述能量较高的激光脉冲束(6)被所述冲击头(9)中的凸透镜会聚后,通过流动的水层辐照到所述吸收层(15)上,所述吸收层(15)上的材料瞬间电离成为高压等离子体,高压等离子体喷射形成了高压冲击波对所述金属薄板(14)表面施加压力和冲量,所述金属薄板(14)受冲击波作用的区域获得动能后快速向所述凹模(12)模腔内运动变形,受冲击波作用的区域带动受冲击区域四周毗连的区域向下运动,由于受冲击区域变形速度最快,最先到达所述凹模(12)模腔的底部,并与模腔底面发生剧烈碰撞,造成该区域材料向四周横向流动,充填模腔底部的圆角,并与模腔侧壁贴合,实现所述金属薄板(14)的初步整体成形,得到所述金属薄板(14)的初步成形件;剧烈的碰撞还导致所述金属薄板(14)初步成形件的底部中心区域发生局部反向塑性变形,出现类圆顶锥形的凸起,使所述金属薄板(14)的初步成形件与所述凹模(12)模腔底面局部区域不完全贴合;
(3)第二步成形:通过操作所述计算机(11)向所述控制器(10)发出信号使所述激光发生器(4)再次发射能量较低的激光脉冲束(6),所述能量较低的激光脉冲束(6)沿所述导光管(5),经所述第一全反镜(8)和所述第二全反镜(7)反射,到达所述冲击头(9),所述能量较低的激光脉冲束(6)被所述冲击头(9)中的凸透镜会聚后,通过流动的水层辐照到所述吸收层(15)上,所述吸收层(15)上的材料瞬间电离成为高压等离子体,高压等离子体喷射形成的冲击波作用在所述金属薄板(14)初步成形件的底部局部凸起区域,凸起的区域获得冲量和动能后向下运动,使所述金属薄板(14)与所述凹模(12)模腔底部贴合,所述金属薄板(14)初步成形件的底部中心凸起消除,所述金属薄板(14)的初步成形件得到校正定形,得到所述金属薄板(14)的最终成形件。
2.直壁圆筒件激光冲击成形装置,其特征在于该装置包括激光发生器(4)、导光系统、薄板模具系统及控制系统;所述导光系统包括导光管(5)、第二全反镜(7)、第一全反镜(8)及冲击头(9),所述导光管(5)的一端连接所述激光发生器(4),依次把所述第一全反镜(8)、第二全反镜(7)及所述冲击头(9)连接起来;所述冲击头(9)含有会聚透镜,所述冲击头(9)的出口正对着吸收层(15);所述薄板模具系统包括机械臂(1)、卡爪(2)、凹模(12)、螺栓(13)、金属薄板(14)、吸收层(15)、压板(16)及供水龙头(3),所述金属薄板(14)被激光辐照的一侧涂覆一层所述吸收层(15),所述金属薄板(14)和所述吸收层(15)被所述压板(16)通过所述螺栓(13)安装在所述凹模(12)上,所述凹模(12)被夹持在所述卡爪(2)上,所述卡爪(2)通过螺栓安装在所述机械臂(1)的端部,所述供水龙头(3)对着所述吸收层(15);所述控制系统包括计算机(11)和控制器(10),控制信息由所述计算机(11)输入,通过所述控制器(10)发出的信号控制所述机械臂(1)的运动及转动,控制所述供水龙头(3)的开关,控制所述激光发生器(4)开关和产生激光脉冲束(6)的参数。