[发明专利]一种激光冲击强化加工间

说明书

本发明公开了一种激光冲击强化加工间，包括激光导光装置（2）、气体净化系统（3）、水净化系统（4）、运动夹持系统（14）、水约束加载系统（15）和控制系统，其中激光导光装置（2）、气体净化系统（3）、水净化系统（4）、运动夹持系统（14）和水约束加载系统（15）分别与控制系统连接，所述运动夹持系统（14）夹持工件（13）运动，所述水净化系统（4）连接水约束加载系统（15），其中水约束加载系统（15）可加载水约束至运动夹持系统（14）夹持的工件（13）表面，所述激光导光装置（2）的输出端将激光聚焦于运动夹持系统（14）夹持的工件（13）表面。

技术领域

本发明属于激光冲击强化技术领域，尤其涉及一种激光冲击强化的加工间。

背景技术

激光冲击强化技术又称为激光喷丸，是利用短脉冲（ns级），高峰值功率密度（10⁹W/cm²以上）激光透过约束层冲击覆盖在金属表面的激光吸收保护膜，产生高压瞬态等离子体冲击波，高达GPa的冲击波压力在金属材料表层产生高应变塑性变形，形成很大的残余压应力，同时微观组织发生很大的变化，能显著提高金属材料抗外力损伤、抗腐蚀等疲劳性能的表面处理技术。

通常在激光冲击强化工业应用中，会遇到以下问题：

1）需要通过光学元件将激光传输至工件表面，要求对操作人员安全及光学元件进行防护；

2）激光冲击强化一般采用水作为约束层，黑胶带、黑漆等作为吸收保护膜，激光冲击强化时会产生水雾、碎片等，影响激光的传输，对激光冲击强化效果产生不好的影响；

3）激光冲击强化过程中使用的吸收保护层在激光辐射时，吸收激光能量产生烧蚀，释放出难闻的气味；

4）激光冲击强化过程中形成爆炸波的同时会有比较高的噪音产生；

5）激光冲击强化过程中，会发生运动夹持系统与激光导光装置碰撞，造成设备损坏等一系列问题；

6）激光冲击强化过程中，如果人眼直接观察加工过程会有激光辐射进眼睛的危险；

7）操作人员不方便边操作边通过观察窗观察设备运行情况；

8）废水在循环再利用过程中容易滋生细菌。

到目前为止，国内外还没有检索到其它的关于激光冲击强化加工间的公开报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种激光冲击强化加工间，有效的解决以上激光冲击强化时废气、废水的排放，光学元件的防护，人员安全防护遇到的问题，并且具有节能减排等优点。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种激光冲击强化加工间，包括激光导光装置、气体净化系统、水净化系统、运动夹持系统、水约束加载系统和控制系统，其中激光导光装置、气体净化系统、水净化系统、运动夹持系统和水约束加载系统分别与控制系统连接，所述运动夹持系统夹持工件运动，所述水净化系统连接水约束加载系统，其中水约束加载系统可加载水约束至运动夹持系统夹持的工件表面，所述激光导光装置的输出端将激光聚焦于运动夹持系统夹持的工件表面。

优选的，所述激光导光装置包括第一激光窗口片、防尘管、防尘盒、反射镜、聚焦系统、净化气加载装置、锥形防喷溅管和第二激光窗口片，其中第一激光窗口片一端连接激光器，所述第一激光窗口片另一端连接防尘管，其中防尘管另一端连接防尘盒，所述防尘盒另一端连接第二激光窗口片，其中第二激光窗口片另一端连接锥形防喷溅管，所述锥形防喷溅管上设有净化气加载装置，所述防尘盒内设有反射镜和聚焦系统，其中反射镜所在平面与激光器发射的激光束所在直线的夹角为45°，所述聚焦系统设置于激光导光装置最后一个反射镜与第二激光窗口片之间，其中反射镜、聚焦系统、锥形防喷溅管和第二激光窗口片的中心连线为一条直线。