激光强化加工点的增压装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种激光强化加工点的增压装置，包括激光器、聚焦透镜和工件，所述激光器发射的平行激光束对准聚焦透镜，还包括水膜、锥形挡套、吸收层、压电换能器和机械臂，所述锥形挡套内设有水膜，所述锥形挡套直径较小端紧压在吸收层上表面，所述吸收层覆盖于工件表面，聚焦后的激光束透过所述水膜照射至吸收层；所述机械臂的关节转动位置设有角度传感器，所述机械臂的末端通过一机械手与工件卡接固定，所述压电换能器安装于锥形挡套四周，所述压电换能器与一计算机连接。本实用新型专利技术能够准确测量激光强化加工点位置，提高激光冲击强化过程中的峰值压力和作用时间，能获得较优的激光强化效果。

Supercharging Device for Laser Hardening Processing Point

The utility model discloses a pressurizing device for a laser strengthening processing point, which comprises a laser, a focusing lens and a workpiece. The parallel laser beam emitted by the laser is aimed at the focusing lens, and also includes a water film, a tapered shield, an absorption layer, a piezoelectric transducer and a mechanical arm. The tapered shield is provided with a water film, and the smaller diameter end of the tapered shield is pressed tightly on the upper surface of the absorption layer. The absorber layer covers the surface of the workpiece, and the focused laser beam irradiates the absorber layer through the water film; the joint rotation position of the manipulator is provided with an angle sensor, and the end of the manipulator is clamped with the workpiece through a manipulator. The piezoelectric transducer is installed around the conical shield, and the piezoelectric transducer is connected with a computer. The utility model can accurately measure the position of the laser strengthening processing point, improve the peak pressure and action time in the laser shock strengthening process, and obtain better laser strengthening effect.

【技术实现步骤摘要】
激光强化加工点的增压装置
本技术涉及激光加工
，特别涉及一种激光强化加工点的增压装置。
技术介绍
激光冲击强化技术是利用强激光束产生的等离子冲击波，提高金属材料的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀能力的一种高新技术。它具有非接触、无热影响区、可控性强以及强化效果显著等突出优点。激光空泡的产生远离：激光冲击强化中常用的约束层有水膜和光学玻璃，高能激光聚焦穿过透明的约束层会导致透明约束层击穿，从而形成等离子体屏蔽，聚焦区压力急剧上升，对外膨胀，导致泡内压力急剧下降，形成具有和螺旋桨空化空泡相似的空泡，激光空化空泡在固壁面附近溃灭时将产生冲击波和射流。在一定条件下，采用特定的约束层，其产生的峰值压力和作用时间是一定的。而传统的在加工点位置，有使用光学玻璃作为约束层的，但这样在激光冲击强化中很容易被强冲击波打碎且无法作为表面为曲面的工件，通常只用来作为实验研究材料。而且因为约束层的关系，对于现在的激光加工点位置的确定也不够准确，这些都导致其激光强化效果较弱。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种激光强化加工点的增压装置，以达到准确测量激光强化加工点位置，以提高激光冲击强化过程中的峰值压力和作用时间，以提高激光冲击强化加工点的效果和精度，获得较优的激光强化效果。本技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种激光强化加工点的增压装置，包括激光器、聚焦透镜和工件，所述激光器发射的平行激光束对准聚焦透镜，还包括水膜、锥形挡套、吸收层、压电换能器和机械臂，所述锥形挡套内设有水膜，所述锥形挡套直径较小端紧压在吸收层上表面，所述吸收层覆盖于工件表面，聚焦后的激光束透过所述水膜照射至吸收层；所述机械臂的关节转动位置设有角度传感器，所述机械臂的末端通过一机械手与工件卡接固定，所述压电换能器安装于锥形挡套四周，所述压电换能器与一计算机连接。优选的，所述激光器与一激光控制器电连接，所述激光控制器与计算机电连接，所述激光器为YAG激光器。这样，便于调节激光能量、输出波长、光斑直径等参数。优选的，所述激光器的单脉冲能量范围为20mJ～1000mJ可调，脉宽5ns～50ns可调，输出波长为1.06μm。在这个区间产生的激光效果最佳。优选的，还包括一承料工作台，所述工件置于所述承料工作台上，所述承料工作台为不锈钢承料工作台。这样，承料工作台能够对工件起到一定的支撑作用。优选的，所述锥形挡套的内表面于聚焦后的激光束的边缘形成的夹角为0.5～1°。优选的，所述吸收层为铝箔；所述吸收层距离聚焦透镜的焦点前后距离小于等于2mm。优选的，所述机械手的外形结构与工件外形相匹配。这样，能够更佳紧密的夹持工件。与现有技术相比，本技术的优点在于：通过锥形挡套的约束作用，等离子体爆炸后产生的压力持续时间得到了延长，提高了强化效果；水膜设置在锥形挡套内部，可以通过改变锥形挡套的高度来精确控制水膜的厚度，可以获得稳定的强化效果；机械臂可以夹持住工件进行水平移动，用以控制加工点的位置；通过加入压电换能器，能够对感应到高压冲击波溃灭产生的冲击力，将其转换成电信号传输给计算机控制系统，对其结果进行分析，再反馈至激光控制器，调节好最合适的冲击力和激光参数。附图说明图1本技术激光强化加工点的增压装置结构示意图；图2本技术机械手结构示意图。图中标号说明：1、激光控制器，2、激光器，3、聚焦透镜，4、水膜，5、锥形挡套、6、压电换能器，7、吸收层，8、工件，9、承料工作台，10、计算机，11、机械臂，12、机械手。具体实施方式下面结合附图对本技术的实施例作进一步描述。如图1-2所示，本实施例涉及一种激光强化加工点的增压装置，包括激光器2、聚焦透镜3和工件8，激光器2发射的平行激光束对准聚焦透镜3，还包括水膜4、锥形挡套5、吸收层7、压电换能器6和机械臂11，锥形挡套5内设有水膜4，锥形挡套5直径较小端紧压在吸收层7上表面，吸收层7覆盖于工件8表面，聚焦后的激光束透过水膜4照射至吸收层7；机械臂11的关节转动位置设有角度传感器，机械臂11的末端通过一机械手12与工件8卡接固定，压电换能器6安装于锥形挡套5四周，压电换能器6与一计算机10连接。在本实施例中，激光器2与一激光控制器1电连接，激光控制器1与计算机10电连接，激光器2为YAG激光器。激光控制器可以调节激光能量、输出波长、光斑直径等参数。激光器2的单脉冲能量范围为20mJ～1000mJ可调，脉宽5ns～50ns可调，输出波长为1.06μm。在实际生产过程中，本实施例的激光强化加工点的增压装置还包括一承料工作台9，工件8置于承料工作台9上，承料工作台9为不锈钢承料工作台。承料工作台9能对工件起到一定的支撑作用。其工作原理如下：1)、首先机械臂11控制机械手12将工件8放置承料工作台9上，再通过机械臂11上的角度调节器，控制工件7的加工点对应在光束聚光点下方。2)、然后通过激光控制器1控制将激光器2打开到最小功率，激光器2发出的平行光束对准聚焦透镜3，激光束经过聚焦透镜3汇聚在水膜4上，进一步照射至吸收层7。此时激光强化产生的高压冲击波通过锥形挡套5准确的作用在吸收层7上，进而作用在相应的工件8的加工点上。3)、接着压电换能器6感应到冲击力，将其转变成电信号传输给计算机10，计算机10对压电换能器6产生的数据进行处理，并将处理结果反馈给激光控制器1，通过激光控制器1反复对激光器2进行调整，进而确定最优的冲击力和激光器参数。作为优选方案，本实施例中的锥形挡套5的内表面于聚焦后的激光束的边缘形成的夹角为0.5～1°。所采用的吸收层7为铝箔；吸收层7距离聚焦透镜3的焦点前后距离小于等于2mm。为了使机械手12能够更佳紧密的夹持住工件8，机械手12的外形结构设计成与工件8外形相匹配的形状。本技术的有益效果为：通过锥形挡套的约束作用，等离子体爆炸后产生的压力持续时间得到了延长，提高了强化效果；水膜设置在锥形挡套内部，可以通过改变锥形挡套的高度来精确控制水膜的厚度，可以获得稳定的强化效果；机械臂可以夹持住工件进行水平移动，用以控制加工点的位置；通过加入压电换能器，能够对感应到高压冲击波溃灭产生的冲击力，将其转换成电信号传输给计算机控制系统，对其结果进行分析，再反馈至激光控制器，调节好最合适的冲击力和激光参数。上述说明示出并描述了本技术的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本技术并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述技术构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本技术的精神和范围，则都应在本技术所附权利要求的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光强化加工点的增压装置，包括激光器(2)、聚焦透镜(3)和工件(8)，所述激光器(2)发射的平行激光束对准聚焦透镜(3)，其特征在于：还包括水膜(4)、锥形挡套(5)、吸收层(7)、压电换能器(6)和机械臂(11)，所述锥形挡套(5)内设有水膜(4)，所述锥形挡套(5)直径较小端紧压在吸收层(7)上表面，所述吸收层(7)覆盖于工件(8)表面，聚焦后的激光束透过所述水膜(4)照射至吸收层(7)；所述机械臂(11)的关节转动位置设有角度传感器，所述机械臂(11)的末端通过一机械手(12)与工件(8)卡接固定，所述压电换能器(6)安装于锥形挡套(5)四周，所述压电换能器(6)与一计算机(10)连接。

【技术特征摘要】
1.一种激光强化加工点的增压装置，包括激光器(2)、聚焦透镜(3)和工件(8)，所述激光器(2)发射的平行激光束对准聚焦透镜(3)，其特征在于：还包括水膜(4)、锥形挡套(5)、吸收层(7)、压电换能器(6)和机械臂(11)，所述锥形挡套(5)内设有水膜(4)，所述锥形挡套(5)直径较小端紧压在吸收层(7)上表面，所述吸收层(7)覆盖于工件(8)表面，聚焦后的激光束透过所述水膜(4)照射至吸收层(7)；所述机械臂(11)的关节转动位置设有角度传感器，所述机械臂(11)的末端通过一机械手(12)与工件(8)卡接固定，所述压电换能器(6)安装于锥形挡套(5)四周，所述压电换能器(6)与一计算机(10)连接。2.根据权利要求1所述的激光强化加工点的增压装置，其特征在于：所述激光器(2)与一激光控制器(1)电连接，所述激光控制器(1)与计算机(10)电连接，所述激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈正，季鸿鸣，成云志，
申请(专利权)人：江苏国源激光智能装备制造有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32