[發明專利]一種焊縫的激光強化加工與質量檢測的一體化系統

在審

• 申請號: 201910786175.2
• 申請日: 2019-08-23
• 公開（公告）號: CN112404737A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 張增煥;劉紅兵;李昊;孫小峰;張新建;秦濤
• 申請（專利權）人: 上海飛機制造有限公司
• 主分類號: B23K26/356
• 分類號: B23K26/356;G01N29/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發明公開一種用于焊縫的激光強化加工與質量檢測的一體化系統。該一體化系統包括激光沖擊強化單元、激光超聲檢測單元和控制系統，其中該控制系統能夠以第一模式和第二模式操作，在第一模式，控制系統能夠啟動激光沖擊強化單元以對工件的焊縫進行強化加工，在第二模式，控制系統能夠啟動激光超聲檢測單元以對工件的焊縫進行質量檢測。

技術領域

本發明涉及激光應用領域，更具體涉及一種用于焊縫的激光沖擊強化加工與激光質量檢測的一體化系統。

背景技術

在航空航天、造船等工業領域，通常需要通過焊接方法進行零件之間的裝配連接，解決大型整體結構的成型困難。但焊縫處通常成為裝配構件的薄弱區域，造成構件整體性能的降低。因此，需要通過合適的強化手段和工藝對焊接區域進行強化，從而提高整個構件的力學性能，提升構件使用壽命，保證安全性和經濟性。激光沖擊強化相比傳統的彈丸噴丸強化技術而言，存在殘余應力層深、控制精度高、表面質量好、疲勞強提度高更顯著、無需彈丸、清潔環保等優點。

為保證焊縫質量，通常要經過無損檢測檢驗焊縫內部缺陷。在射線檢測、超聲波檢測、滲透檢測、磁粉檢測和渦流檢測五大無損檢測技術中，超聲波檢測是應用最廣的一種。傳統的超聲波方法采用的是接觸式探測，構件表面質量影響接觸程度，受人工影響較大；同時需要各種超聲耦合劑，其自身性能嚴重限制了傳統超聲波檢測的應用范圍。而激光超聲波檢測可以不接觸零件，不需耦合劑，不受T型焊縫等復雜結構、高溫腐蝕等惡劣環境的限制。

激光沖擊強化技術和激光超聲檢測技術同時用到了短脈寬高強度的脈沖激光。然而，工件的加工與質量檢測目前都是分開進行的，尚未有聯合完成激光沖擊強化和激光超聲檢測的相關報道。因此，期望發明一種系統，通過共用部分設備、聯合兩種工藝實現降本增效。

發明內容

相應地，本發明提供一種用于焊縫的激光強化加工與質量檢測的一體化系統，包括：激光沖擊強化單元；激光超聲檢測單元；和控制系統，該控制系統能夠以第一模式和第二模式操作，在第一模式，控制系統能夠啟動激光沖擊強化單元以對工件的焊縫進行強化加工，在第二模式，控制系統能夠啟動激光超聲檢測單元以對工件的焊縫進行質量檢測。

根據一種實施例，所述一體化系統還包括機械運動系統，該機械運動系統用于在控制系統的控制下運動激光工作頭、激光超聲檢測信號接收裝置和工件。

根據一種實施例，所述激光沖擊強化單元和激光超聲檢測單元包括脈沖激光器、激光傳輸系統和激光工作頭。

根據一種實施例，所述激光工作頭包括專用光束聚焦和/或整形裝置。

根據一種實施例，所述激光沖擊強化單元還包括約束層施加裝置。

根據一種實施例，所述激光超聲檢測單元還包括激光超聲接收處理裝置和信號采集分析系統。

根據一種實施例，機械運動系統包括帶動激光工作頭及激光超聲信號接收裝置運動的機械手臂和工件的裝夾及變位機構。

根據本發明，用于焊縫的激光沖擊強化和激光超聲質量檢測這兩種工藝可在同一系統、即本發明的一體化系統內進行。特別是，該一體化系統的激光沖擊強化單元與激光超聲檢測單元能夠共用一套控制系統、一套脈沖激光器和激光傳輸系統以及由機械手臂、工作臺、裝夾及變位機構等組成的機械運動系統。換句話說，通過用本發明的一體化系統將激光沖擊強化和激光超聲檢測兩種工藝結合在一起，可一次性完成原始焊縫的激光超聲檢測、激光沖擊強化和強化焊縫的質量檢測，節省了設備成本，減少設備反復調試和工件反復搬運工序，提高了生產效率。

附圖說明

圖1是根據本發明的一種用于焊縫的激光沖擊強化加工及質量檢測的一體化系統的示意圖；

圖2是一種機身壁板T型焊接結構的示意圖，其可用圖1所示的一體化系統進行強化和檢測；和