[发明专利]一种激光高温冲击-渗氮复合加工装置和方法

权利要求书

1.一种激光高温冲击-渗氮复合加工装置，包括渗氮箱（33）和氨气瓶（17），其特征在于， 所述渗氮箱（33）包括渗氮箱外壳（19）和高频感应加热线圈（21），所述渗氮箱外壳（19）和所述高频感应加热线圈（21）之间设有真空隔热层（20），所述渗氮箱（33）的上腔壁面上安装有激光头（25），所述渗氮箱（33）腔体底部安装有工作台底座（22），所述工作台底座（22）上安装有三轴工作台（24），所述渗氮箱（33）的腔壁上设有进气口（18）和出气口（30），所述氨气瓶（17）通过气管与所述进气口（18）相连，所述出气口（30）通过气管与废气储存箱（26）连接，所述渗氮箱（33）上安装有真空系统（28）；所述激光头（25）内部设有三个共截面的通道，中心通道供激光束通过，中心通道由耐高压透镜（12）密封，另外两个通道作为输气通道（11），所述输气通道（11）与蓄压器（3）连通。

2.根据权利要求1所述的一种激光高温冲击-渗氮复合加工装置，其特征在于，所述渗氮箱（33）内还安装有温度传感器探头（7）和压力传感器探头（8）。

3.根据权利要求1所述的一种激光高温冲击-渗氮复合加工装置，其特征在于，所述渗氮箱（33）上安装有黑漆导管（13），所述黑漆导管（13）输入端连接有黑漆储罐（27）。

4.一种利用权利要求3所述的激光高温冲击-渗氮复合加工装置进行加工的方法，包括以下步骤：

S1 将试样打磨清洗干净后放置在三轴工作台（24）上，渗氮箱（33）呈密封状态；

S2 打开真空系统（28），对渗氮箱（33）内部进行抽真空处理，完成抽真空之后，打开高频感应加热控制器（15）对渗氮箱（33）内部进行加热并同时对渗氮箱（33）内部充氨气，充氨气结束后，对渗氮箱（33）内部进行定时保温，对试样进行第一次渗氮处理；

S3 第一次渗氮处理结束后，打开真空系统（28）对渗氮箱（33）内部进行解压，将渗氮废气排放到废气储存箱（26）内，结束后，关闭真空系统（28）；

S4 移动三轴工作台（24）将试样送至黑漆导管（13）输出处，通过控制三轴工作台（24）对试样表面进行喷漆处理；重新设定高频感应加热控制器（15）温度，将试样加热至动态时效应变的温度，对试样进行激光高温冲击处理，直至激光高温冲击完成；

S5 重复S2动作，对试样进行第二次渗氮处理；

S6 重复S3动作，对渗氮箱（33）进行解压和废气收集；

S7 重复S4动作，对试样进行第二次激光高温冲击处理。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述S2中，高频感应加热控制器（15）可加热的温度范围为25-600℃，保温时间为0-1000h；真空系统（28）可抽真空到10-15Pa，冲入氨气可维持工作气压150-450Pa；氨气为高纯氨气。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S4中，采用纳米脉冲激光器，激光器能量为5-15J，激光光束直径为2-6mm，可控制三轴工作台（24）实现30-70%搭接率进行激光冲击。