[發(fā)明專利]一種可自動更換玻璃約束層的激光沖擊裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810325854.5
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108676999B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 魯金忠;曹栗;羅開玉
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于激光沖擊強化領域，特指一種可自動更換玻璃約束層的激光沖擊裝置。其包括：激光器、聚焦透鏡、導光筒、備用玻璃倉、步進電機、替換齒條、專用約束層、玻璃片擋板、橡膠緩沖墊、工件、吸收層、廢片倉、微調(diào)旋鈕、微調(diào)齒輪、微調(diào)齒條；專用約束層裝入備用玻璃倉后由步進電機帶動替換齒條實現(xiàn)沖擊層的更換；導光筒可以通過調(diào)整微調(diào)旋鈕帶動齒輪齒條機構實現(xiàn)移動，調(diào)整約束層與吸收層的相對位置。玻璃約束層再經(jīng)過一定次數(shù)沖擊后，電腦控制步進電機帶動替換齒條更換約束層，同時廢棄的玻璃片被推進廢片倉中。采用本發(fā)明可以有效解決玻璃約束層易碎，更換麻煩，使用成本高昂的問題，有效提升激光沖擊加工的工作效率和效果。

技術領域

本發(fā)明屬于激光沖擊強化領域，特指一種可自動更換玻璃約束層的激光沖擊裝置。

背景技術

激光沖擊強化技術是利用高能量密度的短脈沖激光沖擊材料表層的吸收層，使其等離子化并產(chǎn)生爆炸和強烈的沖擊波作用于材料表面并向內(nèi)部傳播，使材料表面一定區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生塑性變形和復雜的位錯結構，形成一定厚度的殘余壓應力層，提高零件的疲勞強度和抗腐蝕能力。目前這一技術廣泛用于機械制造、航空港天、微電子、國防、醫(yī)療等諸多領域。

在短脈沖激光沖擊強化的過程中，為了抑制等離子體的自由擴散，得到更集中，更長時間的沖擊波，通常會在激光加工區(qū)域添加一層約束層。常用的約束層材料有K9玻璃、柔性膜和水等，其中水因為成本低、柔性好、適應性強等特點得到了最為廣泛的使用，但其中一個重要的缺點是水層的剛性不足，與玻璃相比難以提供強大的約束力。玻璃約束層可大幅度提高沖擊波壓力和沖擊，但也存在消耗大，成本高，更換麻煩的問題。

現(xiàn)有的玻璃約束層主要有兩種，一種是直接用整塊玻璃作為約束層壓工件件的加工表面；另一種是復合約束層，下層為水膜，上層為玻璃蓋板，提高水流約束力。這兩種方式各有特點，前一種方案實現(xiàn)簡單，效果明顯，能夠獲得較為平整的加工表面，但是加工系統(tǒng)靈活度一般，一定次數(shù)沖擊后損傷的積累可能會導致破裂，需要手動更換；而另一種方案中玻璃覆于水膜之上作為復合約束層，水的緩沖作用降低了破碎的風險，同時約束能力也獲得顯著提高，但這種復合約束層裝置復雜，成本高，維護難度大，而且其落點與激光光束存在一定距離，因此在處理某些形狀的零件時，可能難以到達激光束和水膜的最佳配合點。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種可自動更換玻璃約束層的激光沖擊裝置，以提高玻璃約束層的使用效果，提供可靠的約束作用，提高激光沖擊強化沖擊波的強度和持續(xù)時間，解決連續(xù)加工過程中更換約束層麻煩的問題。

為了解決以上問題，本發(fā)明采用的具體技術方案如下：

一種可自動更換的玻璃約束層激光沖擊裝置，其特征在于包括：激光器、聚焦透鏡、導光筒、備用玻璃倉、步進電機、替換齒條、專用約束層、玻璃片擋板、橡膠緩沖墊、吸收層、廢片倉、微調(diào)旋鈕、微調(diào)齒輪、微調(diào)齒條。

激光器發(fā)射的平行激光束的軸心與聚焦透鏡和導光筒的軸心重合，聚焦透鏡位于激光器與導光筒之間，約束層更換裝置由備用玻璃倉、步進電機、替換齒條、專用約束層、玻璃片擋板、橡膠緩沖墊和廢片倉構成，實現(xiàn)專用約束層的自動更換，用備用的約束層代替經(jīng)過若干次沖擊損傷積累的約束層；其中備用玻璃倉固定在導光筒下方，廢片倉固定在導光筒上方，替換齒條安裝在備用玻璃倉的下部，與步進電機的小齒輪嚙合，橡膠緩沖墊安裝在導光筒的內(nèi)側，橡膠緩沖墊將專用約束層壓在中間有滑槽的玻璃片擋板上，滑槽與備用玻璃倉和廢片倉連通，微調(diào)齒條固定在導光筒的外壁，旋轉(zhuǎn)微調(diào)旋鈕帶動與齒條嚙合的微調(diào)齒輪，調(diào)整導光筒的位置使專用約束層壓在吸收層上，吸收層覆蓋在工件的待加工表面上。

專用約束層的材質(zhì)為透明剛性約束層，且形狀如附圖2所示，兩邊底中間高，與玻璃片擋板的滑槽形狀相配合；備用的專用約束層儲存在備用玻璃倉中，已經(jīng)經(jīng)過若干次沖擊的專用約束層回收到廢片倉中。