本发明专利技术涉及激光强化加工领域，具体涉及一种激光高温冲击强化金属材料的装置，包括滚轮系统、红外测温装置、实时监测采集系统、激光器材及与它们分别电性连接的控制计算机；所述滚轮系统包括：用于承载金属材料的平台、驱动平台移动的XY移动平台、滚轮、驱动滚轮升降的升降平台；所述滚轮内设置有光学件，工作时，所述滚轮与金属材料表面接触，激光器材发射的激光照射至滚轮内部的光学件，通过光学件将激光聚焦后作用在滚轮与金属材料表面的接触处。本发明专利技术的激光高温冲击强化金属材料的装置，可以提高强化材料表面的灵活性，降低人工操作的强度，提高强化效率，降低生产成本。降低生产成本。降低生产成本。
【技术实现步骤摘要】
一种激光高温冲击强化金属材料的装置
[0001]本专利技术涉及激光强化加工领域，具体涉及一种激光高温冲击强化金属材料的装置。
技术介绍
[0002]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。激光冲击强化对各种铝合金、镍基合金、不锈钢、钛合金、铸铁以及粉末冶金等均有良好的强化效果，除了在航空工业具有极好的应用前景外，在汽车制造、医疗卫生、海洋运输和核工业等都有潜在的应用价值。
[0003]激光冲击引起的等离子体膨胀，能在瞬间产生巨大的能量，但是在没有约束层的情况下，大部分的能量都会消失。因此约束层的是冲击能量大小的关键。大部分的激光冲击都是选择水或者石英玻璃作为约束层的，应用受到限制。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种激光高温冲击强化金属材料的装置，可以提高强化材料表面的灵活性，降低人工操作的强度，提高强化效率，降低生产成本。
[0005]本专利技术实现目的所采用的方案是：包括滚轮系统、红外测温装置、实时监测采集系统、激光器材及与它们分别电性连接的控制计算机；所述滚轮系统包括：用于承载金属材料的平台、驱动平台移动的XY移动平台、滚轮、驱动滚轮升降的升降平台；所述滚轮内设置有光学件，工作时，所述滚轮与金属材料表面接触，激光器材发射的激光照射至滚轮内部的光学件，通过光学件将激光聚焦后作用在滚轮与金属材料表面的接触处。
[0006]优选地，所述滚轮通过T形固定装置固定于升降平台。
[0007]优选地，所述滚轮包括转轴、轮毂及设置于转轴与轮毂之间的光学件，所述光学件包括由内向外依次设置的锥筒形反射镜和圆筒形凸透镜；所述轮毂为透明轮毂。
[0008]优选地，所述滚轮还包括2个透明侧面固定盖，盖设于锥筒形反射镜和圆筒形凸透镜外侧。
[0009]优选地，所述激光器材包括：输出加热激光及强化激光的双激光系统和反射镜调节系统；所述反射镜调节系统包括将加热激光反射至金属材料表面的第一反射镜和将强化激光反射至滚轮与金属材料表面接触处的第二反射镜。
[0010]优选地，所述加热激光为连续激光或脉冲激光，所述强化激光为脉冲激光。
[0011]优选地，所述实时监测系统，包含照明光源、图像采集器及滤镜装置。
[0012]本专利技术具有以下优点和有益效果：本专利技术的装置在工作时，通过滚轮将强化激光聚焦至滚轮与金属材料表面的接触处，在对接触处进行激光强化的同时还能通过滚轮对金属材料表面进行轧制，滚轮既能起到约束层的作用，也能起到轧制工艺的效果，依靠金属材料在XY平台上的移动来完成某个区域甚至整个面的强化。
[0013]本专利技术的激光高温冲击强化金属材料的装置，可以提高强化材料表面的灵活性，降低人工操作的强度，提高强化效率，降低生产成本。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例1的装置结构示意图；
[0015]图2为本专利技术装置的加工工艺示意图；
[0016]图3为本专利技术滚轮的剖面结构示意图；
[0017]图4为本专利技术滚轮的局部结构示意图；
[0018]图5为本专利技术实施例2的装置结构示意图。
[0019]图中：1、激光器材；1a、加热激光；1b、强化激光；2、XY移动平台；3、升降平台；4、T形固定装置；5、滚轮；5a、转轴；5b、锥筒形反射镜；5c、圆筒形凸透镜；5d、轮毂；5e、侧面固定盖；6、平台；7、反射镜调节系统；7a、第一反射镜；7b、第二反射镜；8、控制计算机；9、红外测温系统；10、实时监测采集系统。
具体实施方式
[0020]为更好的理解本专利技术，下面的实施例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0021]实施例1
[0022]本实施例涉及一种激光高温冲击强化金属材料的装置，如图1-4所示，本专利技术包括滚轮系统、红外测温装置9、实时监测采集系统10、激光器材1及与它们分别电性连接的控制计算机8。
[0023]滚轮系统包括：用于承载金属材料的平台6、驱动平台6移动的XY移动平台2、滚轮5、驱动滚轮5升降的升降平台3；所述滚轮5内设置有光学件，工作时，所述滚轮5与金属材料表面接触，激光器材1发射的激光照射至滚轮5内部的光学件，通过光学件将激光聚焦后作用在滚轮5与金属材料表面的接触处。
[0024]滚轮5包括转轴5a、轮毂5d及设置于转轴5a与轮毂5d之间的光学件，所述光学件包括由内向外依次设置的锥筒形反射镜5b和圆筒形凸透镜5c；所述轮毂5d为透明轮毂5d，滚轮5还包括2个透明侧面固定盖5e，盖设于锥筒形反射镜5b和圆筒形凸透镜5c的外侧。
[0025]实时监测系统10，包含对整个加工过程进行照明的白炽灯，以及在使用图像采集之前采用滤镜装置，只允许可见光和405红外光进入到采集系统中。
[0026]激光器材1为双激光系统，用于输出第一束连续或脉冲激光的加热激光1a和用于输出第二束脉冲激光的强化激光1b。
[0027]反射镜调节系统7，包括将加热激光1a反射至金属材料表面的第一反射镜7a和将强化激光1b反射至轮毂5d与金属材料表面接触处的第二反射镜7b，第一反射镜7a和第二反射镜7b的角度变化速度与滚轮5和激光器材1的移动速度通过电脑控制相匹配加热激光1a可以经过滚轮5反射聚焦至金属材料表面，也可以不经过滚轮5直接照射至金属材料表面。
[0028]本专利技术的激光高温冲击强化金属材料的装置为自动化模块，如图1和图2所示，工作时，操作人员将金属材料放置于平台6上，通过调节滚轮系统的XY移动平台2、升降平台3使得滚轮5的初始位置位于金属材料需要强化的起始位置，并同时调节激光器材1和反射镜
调节系统7，两束激光的起始位置同时打在滚轮5的轮毂5d与材料的接触点，并通过控制计算机使得反射镜系统7的角度变化速度与滚轮5和激光器材1的移动速度相匹配，使其任意时刻都能强化激光打在滚轮5的轮毂5d与金属材料表面的接触处。在工作时，开启红外测温系统9将红外点对准激光加热区域，红外测温系统9实时进行温度监测并反馈至控制计算机8，使温度控制在每种材料的熔点以下开始冲击强化。为方便取照研究，本装置中的实时监测系统10，包含对整个加工过程进行照明的白炽灯，以及在使用图像采集之前采用滤镜装置，只允许可见光和405红外光进入到采集系统中，可以随时取得工作时刻的过程记录。
[0029]实施例2
[0030]本实施例涉及一种激光高温冲击强化金属材料的装置，如图5所示，其与实施例的区别在于，将XY移动平台2设置于平台6的底部，用于驱动平台6。
[0031]以上所述是本专利技术的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本专利技术之权利范围，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光高温冲击强化金属材料的装置，其特征在于：包括滚轮系统、红外测温装置、实时监测采集系统、激光器材及与它们分别电性连接的控制计算机；所述滚轮系统包括：用于承载金属材料的平台、驱动平台移动的XY移动平台、滚轮、驱动滚轮升降的升降平台；所述滚轮内设置有光学件，工作时，所述滚轮与金属材料表面接触，激光器材发射的激光照射至滚轮内部的光学件，通过光学件将激光聚焦后作用在滚轮与金属材料表面的接触处。2.如权利要求1所述的一种激光高温冲击强化金属材料的装置，其特征在于：所述滚轮通过T形固定装置固定于升降平台。3.如权利要求1所述的一种激光高温冲击强化金属材料的装置，其特征在于：所述滚轮包括转轴、轮毂及设置于转轴与轮毂之间的光学件，所述光学件包括由内向外依次设置的锥筒形反射镜和圆筒形凸透...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡耀武，胡晓凤，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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