The invention provides a laser shock drilling device based on rotating electromagnetic field and water-based ultrasonic vibration, including a laser processing center, an ultrasonic assistant unit, an electromagnetic assistant unit and a workpiece clamping unit. The electromagnetic assistant unit includes a driving mechanism, a bracket, an electric field generating device, two electrode plates, two electromagnets and an electromagnetic regulating device. The bracket is a rotary body and the driving machine is a driving device. The structure is used to drive the bracket to rotate around its axis. Two electrode plates and two electromagnets distribute uniformly along the inner surface of the bracket with the axis of the bracket as the center, and the spacing between the electrode plate and the electromagnet is arranged. The invention can not only weaken the shielding, scattering and refraction effects of plasma, improve the heat input efficiency of laser beam, but also produce electromagnetic stirring in molten metal. Mixing and repairing micro-cracks in hole wall can refine grain and structure, improve mechanical properties, effectively reduce residual stress, thus improving drilling efficiency, increasing drilling depth and improving drilling quality.
【技术实现步骤摘要】
一种基于旋转电磁场和水基超声振动的激光冲击打孔装置
本专利技术涉及激光制造与加工领域，尤其涉及一种基于旋转电磁场和水基超声振动的激光冲击打孔装置。
技术介绍
激光打孔是激光加工领域的主要研发及应用方向之一。与传统制孔技术相比，激光冲击打孔具有加工材料范围广、制孔速度快、非接触式无污染加工以及经济效益高等优点。因此，脉冲激光被广泛应用于航空发动机热端部件的群孔精密加工。然而，在激光冲击打孔的过程中，激光功率密度越高，材料加热熔化和汽化越剧烈，所产生的蒸汽和光致等离子体也就越稠密。光致等离子体密度越大，对入射激光辐射能量的屏蔽、散射及折射作用就越明显，从而影响激光热源的热输入分布及效率，导致激光冲击打孔的效率降低，而且，等离子体的运动也会影响到激光打孔的质量和激光打孔过程的稳定性。此外，激光冲击打孔通常为热作用过程，激光加工表面残留物的凝固不仅改变了冶金状态，而且还会导致形成重铸层、微裂纹、飞溅以及残余应力等问题。为了解决这些问题，同时提高打孔效率并改善打孔质量，可以把超声振动、磁场等辅助能场耦合进激光打孔的过程中。然而，目前尚未查阅到国内外关于水基超声振动、电场和磁...
【技术保护点】
1.一种基于旋转电磁场和水基超声振动的激光冲击打孔装置，其特征在于，包括激光加工中心、超声辅助单元、电磁辅助单元和工件装夹单元；所述超声辅助单元包括圆形无盖箱体(17)和超声振动平台(22)，所述圆形无盖箱体(17)安装在所述激光加工中心上，所述超声振动平台位于所述圆形无盖箱体(17)内，所述无盖箱体(17)内容纳有用于传播超声波的液体介质，试样(28)通过所述工件装夹单元安装于所述圆形无盖箱体(17)内，并位于所述超声振动平台(22)的上方，所述激光加工中心发出的激光聚焦于试样(28)的待加工表面；所述电磁辅助单元包括驱动机构、支架(15)、电场发生装置(18)、两个电极...
【技术特征摘要】
1.一种基于旋转电磁场和水基超声振动的激光冲击打孔装置，其特征在于，包括激光加工中心、超声辅助单元、电磁辅助单元和工件装夹单元；所述超声辅助单元包括圆形无盖箱体(17)和超声振动平台(22)，所述圆形无盖箱体(17)安装在所述激光加工中心上，所述超声振动平台位于所述圆形无盖箱体(17)内，所述无盖箱体(17)内容纳有用于传播超声波的液体介质，试样(28)通过所述工件装夹单元安装于所述圆形无盖箱体(17)内，并位于所述超声振动平台(22)的上方，所述激光加工中心发出的激光聚焦于试样(28)的待加工表面；所述电磁辅助单元包括驱动机构、支架(15)、电场发生装置(18)、两个电极板(19)、两个电磁铁(20)和电磁调节装置(21)，所述支架(15)为回转体，下端为圆柱，上端为平面圆环，所述支架(15)的下端可转动地安装于所述圆形无盖箱体(17)上，所述驱动机构用于驱动所述支架(15)绕自身轴线自转；两个所述电极板(19)和两个所述电磁铁(20)以所述支架(15)的轴线为中心沿周向均匀分布于所述支架(15)的内表面，且所述电极板(19)与所述电磁铁(20)间隔设置，所述电场发生装置(18)与所述电极板(19)连接，使两个所述电极板(19)产生电场，所述电磁调节装置(21)与所述电磁铁(20)连接，使两个所述电磁铁(20)产生磁场，试样(28)位于电场和磁场作用范围内。2.根据权利要求1所述的基于旋转电磁场和水基超声振动的激光冲击打孔装置，其特征在于，所述超声辅助单元还包括用于测量液体介质液位的液位传感器(23)和控制系统(26)，所述液位传感器(23)与所述控制系统(26)连接。3.根据权利要求2所述的基于旋转电磁场和水基超声振动的激光冲击打孔装置，其特征在于，所述超声辅助单元还包括加热管(25)和用于测量液体温度的温度传感器(24)，所述温度传感器(24)和所述加热管(25)均与所述控制系统(26)连接，所述控制系统(26)根据所述温度传感器(24)传递的信号控制所述加热管(25)的工作。4.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王后孝，徐烨，朱苏凯，单佳欣，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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