[發(fā)明專(zhuān)利]環(huán)形激光沖擊強(qiáng)化緊固孔的裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310397715.0
• 申請(qǐng)日: 2013-09-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103484653A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹子文;鞏水利;毛智勇;車(chē)志剛;鄒世坤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C21D10/00
• 分類(lèi)號(hào): C21D10/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 趙燕力

1.一種環(huán)形激光沖擊強(qiáng)化緊固孔的裝置，該裝置設(shè)置在激光沖擊強(qiáng)化的對(duì)象上方，該激光沖擊強(qiáng)化的對(duì)象設(shè)有緊固孔；其特征在于：所述裝置包括有由上至下依次順序同軸設(shè)置的帶中心孔的內(nèi)凹錐透鏡、帶中心孔的聚焦透鏡、外凸錐透鏡和聚焦透鏡；所述各透鏡均設(shè)置在一光學(xué)鏡片調(diào)整架上；所述各透鏡與所述緊固孔同軸設(shè)置；直徑大于內(nèi)凹錐透鏡中心孔孔徑的圓形激光束由帶中心孔的內(nèi)凹錐透鏡上方軸向射入。

2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)形激光沖擊強(qiáng)化緊固孔的裝置，其特征在于：所述光學(xué)鏡片調(diào)整架上設(shè)有調(diào)節(jié)所述各透鏡之間軸向間距以及各透鏡與緊固孔孔端面之間距離的調(diào)整機(jī)構(gòu)。

3.如權(quán)利要求1所述的環(huán)形激光沖擊強(qiáng)化緊固孔的裝置，其特征在于：所述帶中心孔的內(nèi)凹錐透鏡為上表面呈平面、下表面呈內(nèi)凹圓錐面的圓形玻璃鏡片，該鏡片中心具有第一圓孔；所述平面與內(nèi)凹圓錐面母線(xiàn)的夾角為α，0.05弧度<α<0.5弧度。

4.如權(quán)利要求3所述的環(huán)形激光沖擊強(qiáng)化緊固孔的裝置，其特征在于：所述帶中心孔的聚焦透鏡為中心具有第二圓孔的聚焦透鏡；所述第二圓孔直徑大于第一圓孔直徑。

5.如權(quán)利要求4所述的環(huán)形激光沖擊強(qiáng)化緊固孔的裝置，其特征在于：所述外凸錐透鏡為上表面呈平面、下表面呈外凸圓錐面的圓形玻璃鏡片；所述平面與外凸圓錐面母線(xiàn)的夾角為β，0.05弧度<β<0.5弧度。

6.如權(quán)利要求5所述的環(huán)形激光沖擊強(qiáng)化緊固孔的裝置，其特征在于：所述聚焦透鏡為一面呈球面、另一面呈平面或兩面均為球面的圓形玻璃鏡片。

7.如權(quán)利要求1所述的環(huán)形激光沖擊強(qiáng)化緊固孔的裝置，其特征在于：所述緊固孔的直徑為Φ2mm～Φ6mm。

8.一種利用權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)裝置進(jìn)行環(huán)形激光沖擊強(qiáng)化緊固孔的方法，圓形激光束軸向通過(guò)所述環(huán)形激光沖擊強(qiáng)化緊固孔的裝置中各透鏡后，分解為兩個(gè)同軸的圓環(huán)形光束并疊加在緊固孔孔端周?chē)砻嫔?；通過(guò)調(diào)節(jié)各透鏡之間軸向間距以及各透鏡與緊固孔孔端面之間距離，進(jìn)而調(diào)節(jié)兩個(gè)同軸環(huán)形光斑在緊固孔孔端周?chē)砻娴寞B加位置和能量分布，由耦合的環(huán)形光斑激光沖擊強(qiáng)化調(diào)控緊固孔端周?chē)臍堄鄳?yīng)力分布，提高緊固孔的疲勞性能。

9.如權(quán)利要求8所述的環(huán)形激光沖擊強(qiáng)化緊固孔的方法，其特征在于：該方法至少包括以下步驟：

（1）依序設(shè)置各透鏡，并使各透鏡與緊固孔呈同軸位置；

（2）開(kāi)啟激光發(fā)射器，使圓形激光束由帶中心孔的內(nèi)凹錐透鏡上方軸向射入；

（3）根據(jù)要求調(diào)整各透鏡之間軸向間距以及各透鏡與緊固孔孔端面之間距離，以調(diào)節(jié)在緊固孔孔端周?chē)砻嫔系膬蓚€(gè)同軸環(huán)形光斑的尺寸和疊加位置，進(jìn)而調(diào)節(jié)耦合后的兩個(gè)同軸環(huán)形光斑的激光能量分布，以提高緊固孔的疲勞性能。

10.如權(quán)利要求9所述的環(huán)形激光沖擊強(qiáng)化緊固孔的方法，其特征在于：在步驟（2）中，首先將帶中心孔的內(nèi)凹錐透鏡放置在入射圓形激光束的光路上，圓形激光束的直徑大于內(nèi)凹錐透鏡中心孔的孔徑；通過(guò)光學(xué)鏡片調(diào)整架調(diào)整帶中心孔的內(nèi)凹錐透鏡的位置，使帶中心孔的內(nèi)凹錐透鏡的中心軸與入射圓形激光束的光軸重合；再將帶中心孔的聚焦透鏡與帶中心孔的內(nèi)凹錐透鏡同光軸間隔放置；之后將外凸錐透鏡、聚焦透鏡依次放置在帶中心孔的聚焦透鏡下方的圓形激光束的光路上，調(diào)整外凸錐透鏡和聚焦透鏡的位置，使鏡片中心軸與圓形激光束的光軸重合。