CN113151665A - 一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化方法及装置，包括电流施加组件、激光组件和喷水组件；所述电流施加组件用来提供电流从而使得待加工工件电致塑性；所述激光组件用来提供激光能量从而加工待加工工件；所述喷水组件在待加工工件形成平整的水帘作为激光冲击处理的约束层；将电致塑性与激光冲击相结合来强化材料，与单一的激光冲击相比，可以解决加工硬化、应力分布不均匀不深入、裂纹以及位错等一系列的问题。同时，针对大型工件，提出利用电流收集器，可以将电流充分引至加工区域，减少电流在大工件中的大量损耗，在待强化区域形成高密度的电流。该方法可以弥补电流能量偏小的问题，并且显著改善加工质量，提高加工效率。

Description

一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化方法及装置

技术领域

本发明涉及到材料表面强化处理领域，特别涉及一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化方法及装置。

背景技术

在目前的机械行业中，特别是航空航天、工程机械、海洋工程和船舶制造等领域，这些领域对服役机械零部件的可靠性提出越来越高的要求,这就要求机械零部件具有高的表面硬度、高耐磨性、高抗疲劳性、高表面光洁度和良好的耐蚀性等综合性能,这是当下我国机械制造行业所面临的主要问题。

电致塑性加工是新型的加工及技术，是在普通的金属变形加工过程中施加高能脉冲电流对所加工的材料进行电刺激(电致塑性加工)，或者在加工前后对金属进行处理(电致塑性处理)，以获得良好加工性能及综合的机械性能。电致塑性的作用只是通过高能脉冲电流来改变材料的微观组织结构，使材料的本构关系发生改变，最终改变材料的变形能力和力学性能。但是在处理大型工件时，电流在金属中的损耗就会变大，有效电流就会变小，这样就达不到电致塑性处理的最好效果。其次，该效应并不能强化金属材料，而在很多的实际应用中，用到的金属材料必须被很好得强化过。

激光冲击强化是通过激光诱导冲击波作用于材料表面，使材料发生塑性变形，从而在冲击区域内引入残余压应力，从而达到强化效果。但是单一的激光冲击也存在许多的问题，比如强化过后应力场分布不均匀，应力不能渗入到材料深层等等，存在这些问题的金属强化技术，在很多高要求的场合并不能适用。这就需要将多种技术相结合，来达到金属表面更好的强化效果。

公开号CN104195322A公开了一种电致塑性与超声滚压耦合进行金属材料表面强化处理方法，将脉冲电流施加到金属工件的加工区，借助脉冲电流的电致塑性效应、趋肤效应和热效应，使所述加工区表层的塑性变形抗力适当减小。同时，由支撑装置带动所述金属工件旋转，通过沿所述金属工件轴向移动的超声滚压装置对所述加工区的表层进行超声冲击滚压，使所述加工区表层产生剧烈塑性变形，导致位错密度增大，晶粒细化，形成强化层。但是该方法的冲压的压力并不能达到很高的量级，并且无法抑制裂纹的产生和降低已产生裂纹的扩展速率。

公开号CN1928127A公开了一种利用激光连续冲击强化的方法及装置，将激光冲击强化技术工艺中必须的工作物质约束介质和涂层集合在一起，使激光冲击强化技术可以实现连续冲击强化处理，该发明采用高能量、短脉冲的激光束进行强化处理，一方面产生的残余压应力不稳定，处理后材料疲劳寿命的提高非常有限。另一方面连续的激光冲击，容易在前期加工时产生加工硬化层,阻碍后续激光冲击加工时工件的内部变形,降低残余压应力场。

公开号CN108531713A公开了一种多层激光冲击强化方法及装置，先用一种脉冲进行冲击，再用另一种脉冲进行冲击，其中第二种脉冲的能量大于第一种脉冲，第二种脉冲的宽度小于第一种脉冲，通过延长激光冲击波的作用时间增强冲击压力的穿透深度，提高激光冲击诱导工件残余压应力场的引入深度。该方法采用能量递增的方式进行冲击，旨在解决激光冲击过程中加工硬化过高的问题，从而使残余压应力深度加深，但是前期采用的小脉冲激光效果并不理想，而且多种脉冲需要分时调节，较为繁琐。在对LY2铝合金进行多层激光冲击时，冲击层数为4-5次时，残余压应力影响深度不会再变化，表面残余压应力已经达到饱和。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化方法及装置，采用电致塑性和激光冲击相结合实现金属材料表面强化处理。解决了加工过程中设备电流大小的限制问题，减少电流在大工件中的损耗，使电流尽可能地流经待强化区域，从而在待加工区域形成更高密度的电流。同时，消除了单一激光冲击强化材料表面造成的加工硬化、应力场不均匀、裂纹的产生等一系列问题，改善应力状况，提高疲劳寿命。

一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化装置，包括电流施加组件、激光组件和喷水组件；所述电流施加组件用来提供电流从而使得待加工工件电致塑性；所述激光组件用来提供激光能量从而加工待加工工件；所述喷水组件在待加工工件形成平整的水帘作为激光冲击处理的约束层；所述电流施加组件包括脉冲电流发生器、固定电极和电流收集器；所述脉冲电流发生器的一端与固定电极导线连接，另一端与电流收集器导线连接；所述电流收集器与固定电极之间设置有代加工工件，待加工工件设置在固定电极上，且电流收集器与固定电极之间的距离可调；所述激光组件包括激光发生设备和控制平台；所述控制平台可调节激光发生设备在竖直方向上的位置。

进一步的，所述电流收集器包括汇流排、紧固螺栓、圆柱状电极、压紧弹簧、可拆卸电极头和支撑柱；所述汇流排上通过紧固螺栓固定连接有三个所述圆柱状电极，其中，一个所述圆柱状电极上滑动连接有可拆卸电极头，且圆柱状电极和可拆卸电极头之间设置有压缩弹簧，圆柱状电极与可拆卸电极头之间相对滑动时可压缩或者拉伸压缩弹簧；另外二个所述圆柱状电极上滑动连接有支撑柱，且圆柱状电极和支撑柱之间设置有压缩弹簧，圆柱状电极与支撑柱之间相对滑动时可压缩或者拉伸压缩弹簧；所述支撑柱用来支撑和导向；所述可拆卸电极头用来加工待加工工件。

进一步的，所述电流收集器还包括绝缘外壳，所述绝缘外壳内设置有汇流排和固定钢板，且固定钢板用来支撑固定圆柱状电极，圆柱状电极与固定钢板位置保持不变；所述支撑柱和可拆卸电极头通过绝缘外壳支撑，且一端凸出于绝缘外壳。

进一步的，所述支撑柱不导电。

进一步的，所述激光发生设备发出的激光束通过绝缘外壳上开设的孔辐照到待加工工件上。

进一步的，所述汇流排与脉冲电流发生器的一端导通。

进一步的，所述喷水组件包括柔性喷嘴、蓄水桶和水泵；所述水泵将蓄水桶内的流体泵出，流体经柔性喷嘴喷出到待加工工件上。

进一步的，所述柔性喷嘴与激光束的竖直距离不小于40mm，通过调节柔性喷嘴与激光束的竖直距离及柔性喷嘴的喷水方向，使得水流作用在工件表面形成平整的水帘作为激光冲击处理约束层。

一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化装置的强化方法，在不停止通电的情况下加上激光冲击，使用复合强化，从材料内部和外部同时处理，其具体步骤如下：

S1.通过第二机械手对待加工工件和固定电极的进行装夹；

S2.通过第一机械手将电流收集器移动至待加工工件的加工区域，对脉冲电流发生器设置电流参数，进行待加工工件预处理；

S3.更换脉冲电流发生器电流参数的设置，同时加入激光发生设备和喷水系统，设置激光参数，进行电致塑性与激光冲击的复合强化，强化时柔性喷嘴喷射高纯度的水，在加工区域表面流动形成稳定的水帘，作为约束层，从而实现带工件的复合强化。

进一步的，步骤S2)中，电流参数为：电流大小2000-4000A，占空比50％,脉冲频率50-1500Hz；步骤S3中的电流参数为：电流大小2000-4000A，占空比50％，脉冲频率1500-3000HZ，预处理时间为一次是800μs，每隔3～6s重复一次，一共重复2～3次；

步骤S3)中，采用去离子水喷射，并且做绝缘处理，同时保证其独立运行，防止在设备干涉的情况下水流导电损坏设备；激光参数为：摄入角为90°，光斑直径为3mm，光斑搭接率为50％，再根据具体材料特性选择激光能量大小。

有益效果：

1.通过利用脉冲电流的纯电塑效应、集肤效应和热效应降低了金属工件表层的塑性变形抗力，减弱了工件表层在激光冲击过程中形成的加工硬化，促进材料的再结晶过程，进一步的细化了晶粒，从而进一步提高了工件的表面硬度。然后再利用激光冲击，对经电致塑性效应处理过的金属进行强化。

2.对较大工件进行电致塑性处理时，往往会造成电流在工件中的损耗，该方法可以将电流引到待强化区域，在待强化区域形成高密度电流，大大减少损耗量，使得效果更佳良好。

3.在激光冲击强化的过程中，会出现位错增值、塞积、缠结等现象，电致塑性能够解决这些位错的问题，使材料表现出更好的塑性变形能力；电致塑性配合激光冲击加工后，残余应力更加均匀，材料更深层的内部也能被很好的强化；还能有效地防止金属材料裂纹的产生以及降低已产生裂纹的扩展速率，甚至对其进行修复。

4.支撑柱在工件加工过程中起的作用是支撑和导向的作用，具体的，工作过程中，支撑柱和可拆卸电极头均与工件接触，从而确保可拆卸电极头对工件的处理。

5.本发明方法中先选用较低频率的电流，对未加工工件进行预处理，利用电流的焦耳热效应、磁压缩效应和集肤效应、电子风，最大限度改善材料的内部结构，为后续的激光冲击做准备；然后，再选用较高频率的电流，配合上激光冲击，共同作用于工件，电流的加入能防止单次激光冲击后带来的表层加工硬化现象和改善应力不均匀的现象，最终得到良好的强化效果。

6.在利用电致塑性处理金属工件时，电流会流经整个工件，造成电流的损耗。在电致塑性和激光冲击复合的强化过程中，所需要的电流密度很高，并且强化区域一般都是在金属表层数毫米处，如果待强化工件体积很大，电流损耗也会变大，强化效果就会变差，因此通过设计汇流排和可拆卸电极头解决了上述问题。

7.单一的激光冲击强化，虽然能达到一定的强化效果，但是应力层不够深入，往往还伴随一系列问题：表面不平整，加工硬化，诸如此类。这些问题往往会阻碍下一步加工的进行，最终导致效果不够显著。本发明采用电致塑性与激光冲击相结合的方法，高能脉冲电流的导入，使材料内部原子运动能升高，位错激活能降低，加速位错运动，同时使位错间的相互缠结打开、钉扎解钉，克服滑移系的阻碍，使材料表现出较高的塑性变形和室温变形能力。这时再利用激光冲击进行强化，就能得到更深的应力层，从而得到更好的强化效果。

附图说明

图1为本发明总体装置结构示意图；

图2为本发明图1中涉及到的电流收集器的结构示意图；

图3为本发明不同板厚的电流密度分布图；

图4本发明不同路径的电流密度分布图。

附图标记如下：

1-激光冲击设备；2-激光束；3-电流收集器；4-第一机械手；5-柔性喷嘴；6-待加工工件；7-喷水系统；8-固定电极；9-第二机械手；10-水泵；11-蓄水桶；12-脉冲电流发生器；13-工作台；14-绝缘外壳；15-汇流排；16-紧固螺栓；17-圆柱状电极；18-固定钢板；19-压紧弹簧；20-可拆卸电极头；21-支撑柱。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明采用电致塑性和激光冲击相结合的方法对工件表面进行强化处理，通过施加高能脉冲电流，来解决强化过程中加工硬化、应力场不均匀、应力不够深入以及裂纹和位错等一系列问题；在激光冲击工件表面时，对工件施加一定密度、占空比和频率的脉冲电流与激光冲击波发生相互作用，在材料表面一定深度形成三维的压应力分布。

结合附图1、2，一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化装置，包括电流施加组件、激光组件和喷水组件；所述电流施加组件用来提供电流从而使得待加工工件6电致塑性；所述激光组件用来提供激光能量从而加工待加工工件6；所述喷水组件在待加工工件6形成平整的水帘作为激光冲击处理的约束层；所述电流施加组件包括脉冲电流发生器12、固定电极8和电流收集器3；所述脉冲电流发生器12的一端与固定电极8导线连接，另一端与电流收集器3导线连接；所述电流收集器3与固定电极8之间设置有代加工工件6，待加工工件6设置在固定电极8上，且电流收集器3与固定电极8之间的距离可调；所述激光组件包括激光发生设备1和控制平台13；所述控制平台13可调节激光发生设备1在竖直方向上的位置。

其中，所述电流收集器3包括汇流排15、紧固螺栓16、圆柱状电极17、压紧弹簧19、可拆卸电极头20和支撑柱21；所述汇流排15上通过紧固螺栓16固定连接有三个所述圆柱状电极17，其中，一个所述圆柱状电极17上滑动连接有可拆卸电极头20，且圆柱状电极17和可拆卸电极头20之间设置有压缩弹簧19，圆柱状电极17与可拆卸电极头20之间相对滑动时可压缩或者拉伸压缩弹簧19；另外二个所述圆柱状电极17上滑动连接有支撑柱21，且圆柱状电极17和支撑柱21之间设置有压缩弹簧19，圆柱状电极17与支撑柱21之间相对滑动时可压缩或者拉伸压缩弹簧19；所述支撑柱21用来支撑和导向；所述可拆卸电极头20用来加工待加工工件6。

优选的，所述电流收集器3还包括绝缘外壳14，所述绝缘外壳14内设置有汇流排15和固定钢板18，且固定钢板18用来支撑固定圆柱状电极17，圆柱状电极17与固定钢板18位置保持不变；所述支撑柱21和可拆卸电极头20通过绝缘外壳14支撑，且一端凸出于绝缘外壳14；所述支撑柱21不导电。

所述激光发生设备1发出的激光束2通过绝缘外壳14上开设的孔辐照到待加工工件6上；所述汇流排15与脉冲电流发生器12的一端导通。所述喷水组件包括柔性喷嘴5、蓄水桶11和水泵10；所述水泵10将蓄水桶11内的流体泵出，流体经柔性喷嘴5喷出到待加工工件6上。

所述柔性喷嘴5与激光束2的竖直距离不小于40mm，通过调节柔性喷嘴5与激光束2的竖直距离及柔性喷嘴5的喷水方向，使得水流作用在工件表面形成平整的水帘作为激光冲击处理约束层。

用机械手将工件装夹固定好，使固定电极尽可能地接近工件待强化表面贴合，使电流在接近上表面的位置流经工件；打开高能脉冲电流发生器，将一定参数的电流通入待加工工件内。首先利用电致塑性效应对金属工件进行预处理，使电子与晶体缺陷发生交互作用，影响材料内部的位错可动性，使材料产生塑性变形，提高变形能力。改变脉冲电流的参数，加入电流收集器，通过机械手将电流收集器移至待强化区域附近合适的位置，并对工件通入电流。同时加入激光冲击设备，调节光斑形状、光斑大小及激光功率密度等激光参数，选择激光射入角为90°，激光功率密度根据工件的材料性能能和大小进行选择，激光冲击光斑搭接率高于50％，对工件表面进行激光冲击强化。激光强化的同时，利用喷水系统，将高纯度的水喷向强化区域作为约束层。

一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化装置的强化方法，在不停止通电的情况下加上激光冲击，使用复合强化，从材料内部和外部同时处理，其具体步骤如下：

S1.通过第二机械手9对待加工工件6和固定电极8的进行装夹；

S2.通过第一机械手4将电流收集器3移动至待加工工件6的加工区域，对脉冲电流发生器12设置电流参数，进行待加工工件6预处理；

S3.更换脉冲电流发生器12电流参数的设置，同时加入激光发生设备1和喷水系统7，设置激光参数，进行电致塑性与激光冲击的复合强化，强化时柔性喷嘴5喷射高纯度的水，在加工区域表面流动形成稳定的水帘，作为约束层，从而实现带工件的复合强化。

其中，步骤S2)中，电流参数为：电流大小2000-4000A，占空比50％,脉冲频率50-1500Hz；步骤S3中的电流参数为：电流大小2000-4000A，占空比50％，脉冲频率1500-3000HZ，预处理时间为一次是800μs，每隔3～6s重复一次，一共重复2～3次；

步骤S3)中，采用去离子水喷射，并且做绝缘处理，同时保证其独立运行，防止在设备干涉的情况下水流导电损坏设备；激光参数为：摄入角为90°，光斑直径为3mm，光斑搭接率为50％，再根据具体材料特性选择激光能量大小。

本发明提供一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化方法具体实施过程如下：

用第二机械手9夹持住待加工工件6，将电流收集器3放置于工件表面，形成电流通路，并且对脉冲电流发生器12设置一定的电流参数，使脉冲电流通过待加工工件6，进行预处理。工件尺寸为：长150mm,宽60mm,厚10mm。电流参数为：电流3000A，占空比50％，脉冲频率1500HZ，处理时间为800μs后停止，每5s施加一次，一共施加三次。等待工件冷却到室温，改变电流参数为：电流3000A，占空比50％，脉冲频率3000HZ，此时电流收集器3将高密度电流汇聚在加工区域。加入激光冲击设备1，调节光斑大小为3mm，能量为2G，脉冲宽度20ns，波长1.054μm，向待加工区域射入激光束2。对待加工工件6表面进行激光冲击冲击，激光射入角为90°，激光冲击光斑搭接率为50％。在激光冲击进行的同时，使得喷水系统7工作，将柔性喷嘴5移动至加工区域，向加工区域喷射去离子水水，水在待加工工件表面形成平稳流动的水帘，作为约束层。关闭脉冲电流发生器12、停止冲击1和停止喷水系统7的工作，完成电致塑性和激光冲击的复合强化。该种电流电流参数下工件代加工区域温度约为250℃，电极的最高温度为270℃，均符合试验条件。

利用该设备，分别在2mm、10mm和20mm厚的板上通入2000A相同的电流，在电流收集器的圆柱状电极到固定电极的表面最短路径上，电流密度的分布结合附图4所示。三种不同厚度的工件，在普通的通电模式下(即不加入电流收集器，在工件两端放置电极进行通电)，工件内的电流均匀分布，各个地方的电流密度相等，分别为20A/mm²、4A/mm²、2A/mm²。在加入电流收集器后，结合附图3可知，在距离可移动电极0～10mm范围内，电流密度都大于普通通电模式下的电流密度，特别是在0～5mm处，电流密度有一个显著的提升，越靠近移动电极电流密度越大。

以20mm厚板为例，从工件表层每隔1mm依次向下提取四层作为电流密度检测层，每一层从相同路径上提取电流密度分布数值，分别为路径1～4，四条路径的电流密度分布结合附图4所示。由图可知，电流密度整体上有一个从最大值先下降后上升，然后再下降的一个趋势，但是整体电流密度始终大于平均电流密度，这就说明了该装置能够起到汇聚电流的作用，使得电极周围数毫米处的激光冲击强化区域具有更高的电流密度分布。

电致塑性和激光冲击复合强化后，材料得到更好的强化。由于电流收集器的存在，不仅可以将电流尽可能地引至待强化区域，减少损耗，还能大大增加工作电流密度，使电致塑性处理效果更良好。加工后，工件由表面到数毫米深的内部分布均匀的压应力场。同时，工件在前期加工阶段萌生的裂纹得到一定的修复。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化装置，其特征在于，包括电流施加组件、激光组件和喷水组件；

所述电流施加组件用来提供电流从而使得待加工工件(6)电致塑性；

所述激光组件用来提供激光能量从而加工待加工工件(6)；

所述喷水组件在待加工工件(6)形成平整的水帘作为激光冲击处理的约束层；

所述电流施加组件包括脉冲电流发生器(12)、固定电极(8)和电流收集器(3)；所述脉冲电流发生器(12)的一端与固定电极(8)导线连接，另一端与电流收集器(3)导线连接；所述电流收集器(3)与固定电极(8)之间设置有代加工工件(6)，待加工工件(6)设置在固定电极(8)上，且电流收集器(3)与固定电极(8)之间的距离可调；

所述激光组件包括激光发生设备(1)和控制平台(13)；所述控制平台(13)可调节激光发生设备(1)在竖直方向上的位置。

2.根据权利要求1所述的一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化装置，其特征在于，所述电流收集器(3)包括汇流排(15)、紧固螺栓(16)、圆柱状电极(17)、压紧弹簧(19)、可拆卸电极头(20)和支撑柱(21)；所述汇流排(15)上通过紧固螺栓(16)固定连接有三个所述圆柱状电极(17)，其中，一个所述圆柱状电极(17)上滑动连接有可拆卸电极头(20)，且圆柱状电极(17)和可拆卸电极头(20)之间设置有压缩弹簧(19)，圆柱状电极(17)与可拆卸电极头(20)之间相对滑动时可压缩或者拉伸压缩弹簧(19)；另外二个所述圆柱状电极(17)上滑动连接有支撑柱(21)，且圆柱状电极(17)和支撑柱(21)之间设置有压缩弹簧(19)，圆柱状电极(17)与支撑柱(21)之间相对滑动时可压缩或者拉伸压缩弹簧(19)；所述支撑柱(21)用来支撑和导向；所述可拆卸电极头(20)用来加工待加工工件(6)。

3.根据权利要求2所述的一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化装置，其特征在于，所述电流收集器(3)还包括绝缘外壳(14)，所述绝缘外壳(14)内设置有汇流排(15)和固定钢板(18)，且固定钢板(18)用来支撑固定圆柱状电极(17)，圆柱状电极(17)与固定钢板(18)位置保持不变；所述支撑柱(21)和可拆卸电极头(20)通过绝缘外壳(14)支撑，且一端凸出于绝缘外壳(14)。

4.根据权利要求2或者3任一项所述的一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化装置，其特征在于，所述支撑柱(21)不导电。

5.根据权利要求3所述的一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化装置，其特征在于，所述激光发生设备(1)发出的激光束(2)通过绝缘外壳(14)上开设的孔辐照到待加工工件(6)上。

6.根据权利要求2所述的一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化装置，其特征在于，所述汇流排(15)与脉冲电流发生器(12)的一端导通。

7.根据权利要求1所述的一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化装置，其特征在于，所述喷水组件包括柔性喷嘴(5)、蓄水桶(11)和水泵(10)；所述水泵(10)将蓄水桶(11)内的流体泵出，流体经柔性喷嘴(5)喷出到待加工工件(6)上。

8.根据权利要求7所述的一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化装置，其特征在于，所述柔性喷嘴(5)与激光束(2)的竖直距离不小于40mm，通过调节柔性喷嘴(5)与激光束(2)的竖直距离及柔性喷嘴(5)的喷水方向，使得水流作用在工件表面形成平整的水帘作为激光冲击处理约束层。

9.根据权利要求1所述的一种针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化装置的强化方法，其特征在于，在不停止通电的情况下加上激光冲击，使用复合强化，从材料内部和外部同时处理，其具体步骤如下：

S1.通过第二机械手(9)对待加工工件(6)和固定电极(8)的进行装夹；

S2.通过第一机械手(4)将电流收集器(3)移动至待加工工件(6)的加工区域，对脉冲电流发生器(12)设置电流参数，进行待加工工件(6)预处理；

S3.更换脉冲电流发生器(12)电流参数的设置，同时加入激光发生设备(1)和喷水系统(7)，设置激光参数，进行电致塑性与激光冲击的复合强化，强化时柔性喷嘴(5)喷射高纯度的水，在加工区域表面流动形成稳定的水帘，作为约束层，从而实现带工件的复合强化。

10.根据权利要求9所述的针对大工件的电致塑性和激光冲击复合强化装置的强化方法，其特征在于，

步骤S2)中，电流参数为：电流大小2000-4000A，占空比50％,脉冲频率50-1500Hz；步骤S3中的电流参数为：电流大小2000-4000A，占空比50％，脉冲频率1500-3000HZ，预处理时间为一次是800μs，每隔3～6s重复一次，一共重复2～3次；

步骤S3)中，采用去离子水喷射，并且做绝缘处理，同时保证其独立运行，防止在设备干涉的情况下水流导电损坏设备；激光参数为：摄入角为90°，光斑直径为3mm，光斑搭接率为50％，再根据具体材料特性选择激光能量大小。

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