激光冲击强化是一种新型材料表面处理工艺技术,激光冲击强化后材料能显著延长疲劳寿命,提高材料抗腐蚀性和耐磨性。由于激光冲击强化的效果受多种因素影响,如激光脉宽、波长、脉冲能量、脉冲频率、约束层材料和吸收层材料等,因此,建立强化过程的有效监测对于激光冲击强化的优化和工艺质量评估十分关键。为此,本文利用激光冲击强化过程中产生的激光等离子体现象,设计了一种激光冲击强化在线监测系统,通过研究和分析等离子体声波现象实现激光冲击工艺的在线监测。给出激光冲击强化的工艺过程判定。此外,该系统结合加工工件残余应力值变化,建立残余应力值与等离子体声波信号之间的关系。具体工作如下:1.确定了以材料无损检测声发射技术的等离子体声波信号采集方案,对激光冲击强化在线监测系统进行了总体规划,并针对实验室激光冲击强化设备设计了在线监测系统硬件平台。介绍了激光冲击强化原理和背景,分析了激光冲击强化过程中的等离子体声波现象和其传播过程,并与普通声波信号进行了对比。2.研究了等离子体声波信号处理方法,对强化过程中采集到的声波信号进行了多种方法分析。首先,对采集到的信号进行了预处理,包括信号降采样和去噪,用以提高信号处理的效率和获得高质量的信号数据。随后,分别采用了参数分析法和波形分析法对预处理后的声信号进行了分析,其中,参数分析法分析了信号特征参数与试件残余应力之间的关系,而波形法则从信号的时域和频谱对不同加工工艺下的声信号进行了分析。表明了等离子体声波信号中含有激光冲击强化工艺信息及加工性能的变化关系,可以监测激光冲击强化过程。3.基于研究成果,采用MFC软件技术,开发了激光冲击强化在线监测系统,重点介绍了系统框架、设计方案和具体实现过程,最后通过该软件进行了激光冲击强化在线监测测试,验证了软件系统功能。