本发明专利技术提供了一种微小零件表面改性的装置，包括强化模块、卷对卷振片模块、送水模块和激光模块。所述强化模块包括壳体和弹丸，所述壳体内部设有工作空腔，所述工作空腔一端内安装可移动的振片，所述振片上均布放置若干弹丸，所述工作空腔另一端内安装待强化工件；所述卷对卷振片模块用于驱动振片移动；所述送水模块用于在振片的一侧形成约束层；所述激光模块用于产生激光束，所述激光束穿过约束层冲击振片，使振片产生振动，用于为弹丸提供动能，获得动能的所述弹丸用于冲击待强化工件。本发明专利技术利用高能纳秒脉冲激光诱导冲击波作用振片，振片驱动微小弹丸连续锤击微小零件表面实现改性处理，装置结构简单、可靠性好。可靠性好。可靠性好。
【技术实现步骤摘要】
一种微小零件表面改性的装置
[0001]本专利技术涉及材料表面改性领域，特别涉及一种微小零件表面改性的装置。
技术介绍
[0002]微小型机械产品在生物医学、航空航天、国防及高科技电子产品等领域具有的应用前景。微小型机械产品中的金属微小零件，例如作为主要承载件的微齿轮、微开关等，通常受到热、力等交变载荷的作用，易引起磨损和疲劳破坏，从而导致产品的失效。微小型机械产品应用的发展对微小结构零件的表面质量、耐磨和抗疲劳性能等提出了较高的要求。此外，用于医学的微小型零件通常需要对表面进行清洁、雾面、哑光、增强附着力、清除毛刺或构刻纹理等。
[0003]金属表面强力塑性变形方法能够在不引入其他元素的情况下，实现材料表面改性，且改性层与基体界面过渡均匀，没有孔隙、污染等缺陷。表面强力塑性变形方法主要包括喷丸、喷砂、表面超声研磨等。以上方法通常采用较大尺寸弹丸锤击材料表面，单个弹丸能够过大，无法适用于微小型零件表面改性处理。激光冲击强化技术，也称激光喷丸技术，是高能纳秒脉冲激光诱导产生冲击波对材料进行表面改性，产生残余压应力和组织细化，从而提高材料服役性能。激光冲击强化技术一般采用的光斑直径在毫米级，单脉冲能量过大；而小光斑激光冲击强化技术无法使用保护层，存在一定的热效应，不适合微小型零件表面改性处理。现有技术公开了基于激光驱动微颗粒冲击的表面强化装置，利用激光诱导等离子驱动PDMS膜推动小颗粒高速冲击靶体，造成靶材表面的塑性变形，实现表面强化处理。但是金属表面强力塑性变形强化需要表面产生累积塑性变形，且强化的表面无法形成致密的强化层。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种微小零件表面改性的装置，利用高能纳秒脉冲激光诱导冲击波作用振片，振片驱动微小弹丸连续锤击微小零件表面实现改性处理，装置结构简单、可靠性好。
[0005]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006]一种微小零件表面改性的装置，包括强化模块、卷对卷振片模块、送水模块和激光模块。
[0007]所述强化模块包括壳体和弹丸，所述壳体内部设有工作空腔，所述工作空腔一端内安装可移动的振片，所述振片上均布放置若干弹丸，所述工作空腔另一端内安装待强化工件；所述卷对卷振片模块用于驱动振片移动；所述送水模块用于在振片的一侧形成约束层；所述激光模块用于产生激光束，所述激光束穿过约束层冲击振片，使振片产生振动，用于为弹丸提供动能，获得动能的所述弹丸用于冲击待强化工件。
[0008]进一步，所述工作空腔为回转体，所述振片的移动方向垂直于工作空腔的中心轴。
[0009]进一步，所述壳体包括上盖、中间壳体和下盖；所述中间壳体两端分别安装上盖和
下盖，所述工作空腔为上盖、中间壳体和下盖之间贯穿的中心孔。
[0010]进一步，所述待强化工件两端分别通过第一上垫片和第二上垫片安装在上盖的中心孔处；所述振片位于中间壳体和下盖之间，所述振片两侧分别设有第一下垫片和第二下垫片。
[0011]进一步，所述卷对卷振片模块包括放料卷、收料卷、放料压辊和收料压辊，所述放料压辊和收料压辊位于振片两端，且所述放料压辊和收料压辊靠近壳体，用于定位振片；所述放料卷和收料卷用于使振片移动。
[0012]进一步，所述送水模块包括喷头、水泵、供水箱和收水箱，所述水泵位于供水箱内，所述喷头与水泵连接，所述喷头对准振片远离工作腔体的一侧；所述收水箱用于回收喷头喷出的水。
[0013]进一步，所述激光模块产生纳秒脉冲激光束，所述纳秒脉冲激光束的波长1064nm或532nm，所述纳秒脉冲激光束的光斑直径为1～3mm，所述纳秒脉冲激光束的脉冲宽度10～20ns，所述纳秒脉冲激光束的脉冲能量5～10J。
[0014]进一步，所述振片的厚度为0.1～0.3mm，所述振片的运动速度为0.5mm/s～5mm/s。
[0015]本专利技术的有益效果在于：
[0016]1.本专利技术所述的微小零件表面改性的装置，通过改变激光脉冲能量即可实现弹丸速度的调整，弹丸速度可调区间大、操作简单。
[0017]2.本专利技术所述的微小零件表面改性的装置，使用的弹丸可以为任意形状，核心区域密闭，安全性好。
[0018]3.本专利技术所述的微小零件表面改性的装置，通过设置卷对卷放料模块和供水模块，不仅提高了激光诱导冲击波压力，而且振片能够连续为微小弹丸提供动力，从而实现自动化加工。
[0019]4.本专利技术所述的微小零件表面改性的装置，不仅能够实现金属材料表面改性，还可以对非金属材料表面进行清洁、增强附着力、清除毛刺。
[0020]5.本专利技术所述的微小零件表面改性的装置，通过卷对卷放料模块使振片水平移动，可以给弹丸提供水平的初速度，所述卷对卷放料模块的放料压辊和收料压辊可以保持在工作腔体中的振片平直，还可以将已经形变的振片通过压辊压平直，实现重复利用。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术所述的微小零件表面改性的装置示意图。
[0023]图2为本专利技术所述的强化模块的结构示意图。
[0024]图3为本专利技术所述的强化模块的三维示意图。
[0025]图4为本专利技术所述的强化模块的三维切面示意图。
[0026]图中：
[0027]1‑
强化模块；2
‑
收料压辊；3
‑
振片；4
‑
收料卷；5
‑
收水箱；6
‑
激光器；7
‑
反射镜；8
‑
激
光束；9
‑
喷头；10
‑
水管；11
‑
水泵；12
‑
供水箱；13
‑
计算机；14
‑
放料卷；15
‑
放料压辊；101
‑
待强化工件；102
‑
第二上垫片；103
‑
上盖；104
‑
第一紧固螺钉；105
‑
中间壳体；106
‑
下盖；107
‑
第二紧固螺钉；108
‑
弹丸；109
‑
第一下垫片；110
‑
第二下垫片；111
‑
第一上垫片。
具体实施方式
[0028]下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。
[0029]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微小零件表面改性的装置，其特征在于，包括强化模块(1)、卷对卷振片模块、送水模块和激光模块。所述强化模块(1)包括壳体和弹丸(108)，所述壳体内部设有工作空腔，所述工作空腔一端内安装可移动的振片(3)，所述振片(3)上均布放置若干弹丸(108)，所述工作空腔另一端内安装待强化工件(101)；所述卷对卷振片模块用于驱动振片(3)移动；所述送水模块用于在振片的一侧形成约束层；所述激光模块用于产生激光束，所述激光束穿过约束层冲击振片(3)，使振片(3)产生振动，用于为弹丸(108)提供动能，获得动能的所述弹丸(108)用于冲击待强化工件(101)。2.根据权利要求1所述的微小零件表面改性的装置，其特征在于，所述工作空腔为回转体，所述振片(3)的移动方向垂直于工作空腔的中心轴。3.根据权利要求1所述的微小零件表面改性的装置，其特征在于，所述壳体包括上盖(103)、中间壳体(105)和下盖(106)；所述中间壳体(105)两端分别安装上盖(103)和下盖(106)，所述工作空腔为上盖(103)、中间壳体(105)和下盖(106)之间贯穿的中心孔。4.根据权利要求3所述的微小零件表面改性的装置，其特征在于，所述待强化工件(101)两端分别通过第一上垫片(111)和第二上垫片(102)安装在上盖(103)的中心孔处；所述振片(3)位于中间壳体(...
【专利技术属性】
技术研发人员：周王凡，杨宇，任旭东，叶云霞，童照鹏，陈兰，李永健，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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