[發(fā)明專利]一種減小軸類零件激光沖擊強化變形的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910582368.6
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110484711B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐祥;羅開玉;彭明新
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 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)明涉及到激光沖擊強化技術(shù)，特指一種減小軸類零件激光沖擊強化變形的裝置及方法。裝置包括智能夾緊裝置、激光加工系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、夾持裝置、液壓系統(tǒng)、電機、位移傳感器和底座。軸類零件裝夾在夾持裝置上并與夾持裝置一起安裝在底座上。激光加工系統(tǒng)包括外部光路和激光發(fā)生器。智能夾緊裝置包括智能定位和智能夾緊兩個模塊，智能夾緊模塊包括液壓管，液壓夾緊元件，上頂板，滑套，滑桿，下頂板，彈性部件，智能浮動夾緊爪，銷聯(lián)接；智能定位模塊包括電機與浮動定位模塊。該裝置可以控制夾緊點位置，抵消或減小工件在激光沖擊強化過程中工件夾緊點處的變形和反作用力，并且具有在線測量反作用力的功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到激光智能制造領(lǐng)域尤其是激光沖擊強化技術(shù)，特指一種減小軸類零件激光沖擊強化變形的裝置及方法。

背景技術(shù)

激光沖擊強化技術(shù)，也稱激光噴丸技術(shù)。是通過高功率密度(GW/cm量級)、短脈沖(10～30ns量級)的激光通過透明約束層作用于金屬表面所涂覆的能量吸收涂層時，涂層吸收激光能量迅速氣化并幾乎同時形成大量稠密的高溫(10K)、高壓(1GPa)等離子體。該等離子體繼續(xù)吸收激光能量急劇升溫膨脹，然后爆炸形成高強度沖擊波作用于金屬表面。激光作用結(jié)束后，由于沖擊區(qū)域周圍材料的反作用，其力學(xué)效應(yīng)表現(xiàn)為材料表面獲得較高的殘余壓應(yīng)力。殘余壓應(yīng)力會降低交變載荷中的拉應(yīng)力水平，使平均應(yīng)力水平下降，從而提高疲勞裂紋萌生壽命。同時殘余壓應(yīng)力的存在，可引起裂紋的閉合效應(yīng)，從而有效降低疲勞裂紋擴展的驅(qū)動力，延長疲勞裂紋擴展壽命。

軸類零件是重要的機械傳動部件，具有傳遞扭矩和承受載荷的重要功能。軸類零件因其重要的使用場合，需要具備足夠的耐磨性、抗振性和抗疲勞強度。應(yīng)用激光沖擊強化技術(shù)對軸類類型進行表面強化處理，能夠顯著提高耐磨性和抗疲勞性能，從而延長軸的使用壽命，具有十分良好經(jīng)濟效益和使用前景。

但是在軸類零件的激光沖擊強化過程中，由于激光沖擊波與夾具夾緊力的雙重影響，使軸類零件易發(fā)生變形，造成零件的使用過程不穩(wěn)定等問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種減小軸類零件激光沖擊強化變形的裝置。

本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案為：

一種減小軸類零件激光沖擊強化變形的裝置主要包括智能夾緊裝置、激光加工系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、夾持裝置、液壓系統(tǒng)、電機、位移傳感器和底座。

軸類零件裝夾在夾持裝置上并與夾持裝置一起安裝在底座上。激光加工系統(tǒng)包括外部光路和激光發(fā)生器，外部光路的出口位于軸類零件正上方固定不動。智能夾緊裝置包括智能定位和智能夾緊兩種模塊，智能夾緊模塊包括液壓管，液壓夾緊元件，上頂板，滑套，滑桿，下頂板，彈性部件，智能浮動夾緊爪，銷聯(lián)接；智能定位模塊包括電機與浮動定位模塊。

所述底座上面設(shè)有滑軌，夾持裝置能夠沿滑軌左右移動。

所述激光加工系統(tǒng)包括外部光路和激光發(fā)生器，激光器為光纖激光器，CO₂激光器，YAG固體激光器中的一種。

所述位移傳感器位于軸類零件的中軸線右端。

所述液壓夾緊元件與上頂板通過螺紋連接，滑套與滑桿通過間隙配合。

所述智能夾緊模塊可以適應(yīng)不同類型和尺寸的軸類零件，液壓系統(tǒng)通過液壓管與液壓夾緊元件連接，通過液壓系統(tǒng)來控制液壓管和液壓夾緊元件使上頂板通過滑套在滑桿上面上下自由移動實現(xiàn)微調(diào)。

所述智能浮動夾緊爪包括內(nèi)置載荷傳感器用于監(jiān)測軸類零件所受力作用。

所述智能浮動夾緊爪分別安裝在上頂板左側(cè)底端和下頂板左側(cè)頂端。

所述浮動定位模塊安裝在下頂板底端，電機與浮動定位模塊連接帶動整個智能夾緊裝置左右移動。