[发明专利]一种用磁场代替实体约束层的激光冲击强化装置及方法

权利要求书

1.一种用磁场代替实体约束层的激光冲击强化装置，其特征在于，包括工控机(1)、激光器(2)、光纤(3)、激光加工头(4)、工件(13)、上电磁线圈(6)、上磁极夹具(7)、下电磁线圈(11)和下磁极夹具(10)；

激光器(2)通过光纤(3)与激光加工头(4)相连，使得激光器(2)输出的激光束(5)通过光纤(3)的传导进入激光加工头(4)，然后经过激光加工头(4)出口处的聚焦透镜，会聚辐照在工件(13)上需要进行冲击强化的区域表面；

上电磁线圈(6)安装在上磁极夹具(7)上，下电磁线圈(11)安装在下磁极夹具(10)上；

上磁极夹具(7)与下磁极夹具(10)通过上电磁线圈(6)与下电磁线圈(11)的磁力固定在工件表面；所述上电磁线圈(6)与下电磁线圈(11)均为中空结构，使得激光束正好可从中穿过；

上电磁线圈(6)、下电磁线圈(11)和激光器(2)均与工控机(1)相连，工控机(1)控制上电磁线圈(6)、下电磁线圈(11)中的电流大小，并控制激光器(2)的脉冲输出。

2.一种用磁场代替实体约束层的激光冲击强化方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：在工件(13)需要进行冲击强化的区域喷涂吸收层；

第二步：安装工件(13)，使得工件(13)与激光加工头(4)的空间方位满足：激光束(5)通过光纤(3)传导进入激光加工头(4)，然后经过激光加工头(4)出口处的聚焦透镜，垂直辐照在第一步中工件(13)需要进行冲击强化的区域，并使聚焦焦点位于区域表面；

第三步：调节上磁极夹具(7)与下磁极夹具(10)，使其与工件(13)的空间方位满足：上磁极夹具(7)与下磁极夹具(10)通过上电磁线圈(6)与下电磁线圈(11)的磁力固定在工件(13)的表面，其中上电磁线圈(6)及下电磁线圈(11)为中空结构，使得激光束(5)可以正好从中穿过；

第四步：通过工控机(1)控制上电磁线圈(6)、下电磁线圈(11)中的电流大小，将上磁极夹具(7)及下磁极夹具(10)分别吸附于工件(13)预冲击区域的正反面，并保证磁感线方向与激光入射方向一致；

第五步：工控机(1)控制激光器(2)产生脉冲的激光束(5)，激光束(5)通过光纤(3)传输后，经由激光加工头(4)的聚焦透镜射出，激光束(5)穿过电磁线圈作用于工件(13)上喷涂有吸收层的需要进行冲击强化的区域，通过磁场对激光诱导等离子体的纵向约束，压缩等离子体，限制其扩散，产生激光冲击强化效应；

第六步：按第五步所述方法重复多次激光冲击强化处理后，工控机(1)控制激光器(2)停止输出激光束(5)；

第七步：取下工件(13)，清洗表面残余吸收层。