[發明專利]一種以高壓氣體為約束層的激光沖擊強化方法及其裝置

無效

• 申請號: 201210001123.8
• 申請日: 2012-01-05
• 公開（公告）號: CN102560079A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 馮愛新;施芬;聶貴鋒;李彬;韓振春;盧軼;郭儒成
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00;B23K26/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種以高壓氣體為約束層的激光沖擊強化裝置，包括激光器、電源、工控機、光路系統、運動控制卡和工件夾具系統，其特征在于：所述強化裝置還設有定位裝置、支撐架、滑塊、絲杠、高壓氣體噴射裝置、測壓裝置和位移傳感器；支撐架由水平伸縮桿、與水平伸縮桿相連的圓環、L型桿和調節裝置組成，水平伸縮桿位于L型桿的水平端內，L型桿的豎直端位于滑塊內使得L型桿能繞其豎直端中心線360°旋轉，水平伸縮桿的伸縮和L型桿的旋轉通過調節裝置調節，調節裝置由旋轉螺釘和微調螺釘組成；滑塊安裝在絲杠上，絲杠與運動控制卡相連，通過運動控制卡控制絲杠的旋轉實現滑塊上下移動；所述定位裝置由三個均布在支撐架圓環上的定位燈組成；圓環上還均布有三個噴嘴，噴嘴和定位燈依次相間，呈錐形分布，噴嘴和定位燈的中心軸線相交于同一點，噴嘴通過高壓氣管與高壓氣體噴射裝置相連；所述測壓裝置為壓力傳感器，位于工件夾具系統上方，通過導線與工件表面相連，用來在線實時檢測、反饋、調控高壓氣體壓力；所述位移傳感器位于工件夾具系統上方，用來檢測工件表面到工作臺的垂直位移，當工件表面有垂直位移或者更換不同厚度的工件時，位移傳感器將檢測到的位移信號傳給工控機，工控機再傳給運動控制卡，從而控制絲杠的旋轉，實現噴嘴位置的高度調節，始終保證噴射中心、激光光斑中心和工件預沖擊點三點重合。

2.如權利要求1所述的一種以高壓氣體為約束層的激光沖擊強化裝置，其特征在于：所述工件夾具系統由吸收層、工件、夾具、升降平臺和工作臺組成，升降平臺安裝在工作臺上，夾具安裝在升降平臺上，工件安裝在夾具上，工件表面設有吸收層，工作臺由運動控制卡控制其在二維平面內運動。

3.如權利要求1所述的一種以高壓氣體為約束層的激光沖擊強化裝置，其特征在于：工控機分別與高壓氣體噴射裝置、電源、測壓裝置、位移傳感器和運動控制卡相連，電源與激光器相連。

4.如權利要求1所述的一種以高壓氣體為約束層的激光沖擊強化裝置，其特征在于：激光器發出的激光通過光路系統入射到工件夾具系統的工件表面。

5.一種以高壓氣體為約束層的激光沖擊強化方法，其特征在于：利用高壓氣體作為約束層，高壓氣體通過噴嘴噴射在工件預沖擊處理位置；激光沖擊前，利用定位裝置調整噴嘴的位置，使光斑中心與高壓氣體噴射中心重合，同時調整工件位置，使工件預沖擊處理位置對準光斑中心；打開高壓氣體噴射裝置，通過測壓裝置在線實時檢測、反饋、調控高壓氣體的壓力，當壓力大小達到設定值并且穩定時，打開激光器，對工件進行沖擊；工件能在運動控制卡的控制下實現二維平面運動；當工件厚度發生變化時，位移傳感器檢測工件表面的垂直位移，將檢測到的位移信號傳給工控機，工控機再傳給運動控制卡，通過運動控制卡控制絲杠的旋轉，實現噴嘴位置的高度調節，始終確保高壓氣體噴射中心，激光光斑中心和工件預沖擊點三點重合。

6.如權利要求5所述的一種以高壓氣體為約束層的激光沖擊強化方法，包括如下步驟：

（1）激光沖擊前，手動調節升降平臺的高度獲得所需直徑的光斑，打開三個定位燈的開關，通過運動控制卡控制絲杠旋轉，調節支撐架的高度，使三個定位燈中心軸線的交點位于工件表面上，旋轉支撐架的調節裝置調節支撐架在水平面內的位置，使三個定位燈光線的交點與光斑中心重合；

（2）通過運動控制卡控制工作臺在二維平面內的運動進而調整工件的位置，使得激光沖擊光斑中心、高壓氣體噴射中心和工件預處理位置重合；

（3）關閉定位燈，打開高壓氣體噴射裝置，在工控機上輸入所需高壓氣體的壓力值，通過測壓裝置在線實時檢測、反饋、調控高壓氣體的壓力，當壓力大小達到設定值并且穩定時，打開激光器，對工件進行沖擊處理，工件通過運動控制卡實現二維平面上的運動，同時位移傳感器檢測工件表面的垂直位移，將檢測到的位移信號傳給工控機，工控機再傳給運動控制卡，通過運動控制卡控制絲杠的旋轉，實現噴嘴位置的高度調節，始終確保高壓氣體噴射中心，激光光斑中心和工件預沖擊點三點重合。