[發明專利]一種激光沖擊強化點陣晶格結構的方法和裝置

有效

• 申請號: 201811218614.1
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109252042B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 羅開玉;邢月華;魯金忠
• 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

1.一種激光沖擊強化點陣晶格結構的裝置，其特征在于：所述裝置包括控制系統、高功率脈沖激光器、光斑調節裝置、水槽、固定卡盤、聚焦鏡、45°全反鏡、半回形固定架、搭載平臺、可移動伸縮振鏡組；可移動伸縮振鏡組包括伸縮臂、延展臂、折疊全反鏡和全反鏡；折疊全反鏡位于伸縮臂頂端，延展臂分為兩邊，安裝在伸縮臂上同時位于折疊全反鏡兩側，能夠豎直并攏和垂直展開，延展臂上設有全反鏡，全反鏡和折疊全反鏡構成可移動伸縮振鏡組的上端振鏡組；高功率脈沖激光器連接光斑調節裝置，光斑調節裝置出光處設有45°全反鏡，45°全反鏡下方設有聚焦鏡，聚焦鏡正對可移動伸縮振鏡組中的折疊全反鏡，可移動伸縮振鏡組下端安裝在半回形固定架底端滑軌上，可移動伸縮振鏡組上端振鏡組置于點陣晶格結構件空隙中，同時延展臂和全反鏡能夠在空隙內自由伸縮；聚焦鏡安裝在半回形固定架上端，能夠在半回形固定架上端水平滑動，同時通過水槽的整體移動和可移動伸縮振鏡組相應移動，實現激光光源與可移動伸縮振鏡組中的折疊全反鏡的實時對焦，搭載平臺固定在半回形固定架下端上方；半回形固定架和搭載平臺置于有水的水槽內；固定卡盤安裝在水槽壁滑軌上；搭載平臺用于放置點陣晶格結構件，點陣晶格結構件用固定卡盤進行固定；所述控制系統分別與高功率脈沖激光器和半回形固定架控制端相連。

2.如權利要求1所述的一種激光沖擊強化點陣晶格結構的裝置，其特征在于：所述折疊全反鏡展開后角度為α＝45°。

3.如權利要求1所述的一種激光沖擊強化點陣晶格結構的裝置，其特征在于：全反鏡下設有支撐桿，工作時通過支撐桿將全反鏡支撐起45度。

4.如權利要求1所述的一種激光沖擊強化點陣晶格結構的裝置，其特征在于：搭載平臺固定在半回形固定架下端上方1/4處。

5.利用如權利要求1所述裝置激光沖擊強化點陣晶格結構的方法，其特征在于：將可移動伸縮振鏡組通過搭載平臺置于點陣晶格結構件空隙中，延展臂打開，通過全反鏡下方的支撐桿將全反鏡支撐起45度；高功率脈沖激光通過聚焦鏡照射在折疊全反鏡上，再反射通過全反鏡反射在點陣晶格支撐骨架上，誘導等離子體爆炸產生沖擊波作用在支撐骨架上，達到支撐骨架表面強化的目的。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，具體步驟如下：

a、根據點陣晶格結構件點陣之間的距離D制作相應尺寸的可移動伸縮振鏡組的伸縮臂，伸縮臂最大長度為L，直徑為d，延展臂長S，使其能夠在點陣晶格空隙之間自由移動；

b、將聚焦鏡固定在半回形固定架上端，可移動伸縮振鏡組安裝在半回形固定架下端滑軌上，搭載平臺固定在半回形固定架下端上方1/4處；半回形固定架和搭載平臺置于水槽內；固定卡盤安裝在水槽壁滑軌上；將點陣晶格結構件置于搭載平臺上，并用固定卡盤進行固定，在水槽中加水沒過點陣晶格結構件并且水面位于固定卡盤上方；

c、調節高功率脈沖激光器參數，使參數滿足實驗要求；

d、高功率脈沖激光器輸出的激光通過光斑調節裝置輸出高功率脈沖激光，經過聚焦鏡照射在折疊全反鏡上，再反射通過全反鏡反射在點陣晶格支撐骨架上，誘導等離子體爆炸產生的沖擊波使點陣晶格支撐骨架表面得到強化；

e、將可移動伸縮振鏡組向上移動到一個新位置，重復步驟a-d，直至z軸當前列方向沖擊結束；

f、再將水槽整體在xy平面上按照晶格結構逐點進行移動，同時將可移動伸縮振鏡組在xy平面上按照晶格結構逐點進行移動，調節聚焦鏡，實現激光光源與可移動伸縮振鏡組中的折疊全反鏡的實時對焦，重復步驟a-e；

g、最后將點陣晶格結構件反轉180°，重復步驟a-f，實現整個點陣晶格結構件的晶格骨架表面沖擊強化。

7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟a中，點陣晶格結構件最大高度為H，伸縮臂直徑d＝3D/5，伸縮臂總長L＝H+20mm，延展臂長S＝D。

8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，水面位于固定卡盤上方20mm。

9.如權利要求6所述的方法，其特征在于，高功率脈沖激光器參數包括：激光脈沖能量為5-20J、激光脈寬為10-30ns、發射頻率為10-50Hz。