[發明專利]一種立體式激光沖擊強化裝置

有效

• 申請號: 201910131760.9
• 申請日: 2019-02-22
• 公開（公告）號: CN109750151B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 魯金忠;黃洲;盧海飛;杜家龍
• 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

本發明屬于激光沖擊強化技術，具體說是一種立體式激光沖擊強化裝置。將待沖擊工件固定在帶有夾具的工作臺上；攝像頭將工件掃描成三維模型輸入電腦；然后在得到的模型上作出標注，將信號輸送至步進電機，帶動光路調整裝置至指定位置，啟動激光器；沿著計算所得的路徑，完成對工件的表面沖擊強化。光路調整裝置的伸縮式鏡頭可以實現光路在某一個方向上傳播路徑的調節。本發明可以實現對不同大小的工件的多個表面或者復雜的工作面的沖擊強化處理，因此本發明的適用性較廣。由于整個過程只需裝夾一次，有效地減少工件的裝夾次數，提高激光沖擊效率。并且由于采用三維掃描技術，也能夠減少部分復雜夾具的設計，節約加工成本。

技術領域

本發明屬于激光沖擊強化技術，具體說是一種立體式激光沖擊強化裝置。

背景技術

激光沖擊強化技術(Laser Shocking Peening，LSP)是利用高能量密度，短脈寬的脈沖激光沖擊材料，在材料表面產生等離子體，其產生GPa級沖擊波作用于材料表面并向內部傳播，使材料表面一定區域內產生塑性變形和位錯結構，形成殘余壓應力，進而提高零件的疲勞強度和抗腐蝕能力。目前，激光沖擊強化技術已經在航空、船舶、機械工程等領域得到了廣泛應用，尤其是用于航空發動機葉片的抗疲勞處理。

激光沖擊強化技術早期研究過程使用的裝置多是單點式的，即激光器1射出的激光束為固定的一個點位，目標工件在傳動裝置或者機械臂的作用下實現單方向的移動以實現沖擊點位的改變，例如申請號為201810794745.8的裝置所示，這種裝置多用于工件單平面的沖擊強化強化，而且對于表面工況復雜的工件的沖擊效果并不是很好。隨著研究的深入，目前廣泛采用的裝置是利用高自由度機械臂夾持工件，利用機械臂的靈活轉動實現對工件多個方面的沖擊強化。但是由于機械臂自身的設計限制，并不能做到工件所有部位都可以照射到激光。而且機械臂的承載能力有限，對于一些體積較大的零部件或者重量較重的工件來說，就無法利用這種裝置了。此外，這倆種裝置由于都需要移動工件，往往都必須針對工件來設計相應的固定夾具，加工成本高。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種立體式激光沖擊強化裝置。

本發明采用的具體技術方案為：

一種立體式激光沖擊強化裝置，所述強化裝置包括激光器、聚焦透鏡，其特征在于：還設有支撐框架、步進電機、傳送帶、長滑塊、第一滑軌、短滑塊、第二滑軌、伸縮式鏡頭、反射鏡、攝像頭滑軌、攝像頭、攝像頭滑塊、夾具、工作臺、微型步進電機；由XYZ三個方向的三個伸縮式鏡頭和三塊反射鏡組成光路調整裝置；激光器和聚焦透鏡用于提供沖擊強化時所需的強力激光束，經聚焦透鏡聚焦后的激光束與X方向的伸縮式鏡頭首端孔洞同軸；工作臺位于強化裝置正中央，工作臺上設有固定工件的夾具，在工作臺四周分別樹立四個支撐框架，支撐框架呈正方形布局；支撐框架面對工作臺四角的一側上安裝有攝像頭滑軌，攝像頭滑軌上安裝攝像頭滑塊，攝像頭固定于攝像頭滑塊上。在支撐框架的上方安裝有兩個相對于工作臺對稱的第一滑軌，長滑塊的兩端安裝于第一滑軌上，第一滑軌末端安裝有步進電機，用于驅動與長滑塊連接的傳送帶；在長滑塊上安裝有第二滑軌，短滑塊安裝于第二滑軌上，第二滑軌末端安裝有步進電機，用于驅動與短滑塊連接的傳送帶。