[实用新型]连续激光与超声复合表面微加工系统

说明书

本实用新型公开了一种连续激光与超声复合表面微加工系统，包括将连续激光器的激光束聚焦在靶材上的透镜、激光作用时间调节装置和靶材上下振幅调节装置，靶材上下振幅调节装置包括由超声波发生器控制的超声波变幅杆，变幅杆通过固定夹具安装于CNC数控平台上，靶材安装于变幅杆上；激光作用时间调节装置包括调速器控制转速的挡光转盘，挡光转盘上圆周均布开设有调节激光通过比的透光口，挡光转盘由升降机构和左右移动机构调节其在透镜与靶材之间的位置。本实用新型利用激光熔凝淬火原理提高靶材表面的表面性能，将靶材固定在超声波变幅杆上，加快靶材表面的对流换热，增强冷却效果，抛出熔渣、均匀化加工区域和细化晶粒的作用。

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术，具体为一种连续激光与超声复合表面微加工系统。

背景技术

连续激光由于其激光能量输出连续稳定的特点，常用来完成激光切割、激光焊接和激光熔覆等工作，具有比脉冲激光更高的加工效率，但利用连续激光进行连续打孔(如规则的阵列凹坑)和表面处理(如凹槽纹理)相对较难，因为连续激光不利于连续打孔操作，同时连续激光的作用会因为过度的热量输入影响加工尺寸精度和基材组织。

激光熔凝硬化技术是利用激光束将基材表面加热到熔化温度以上，由于基材内部导热冷却而使熔化层表面快速冷却并凝固结晶的工艺过程，获得的熔凝淬火组织非常致密。该技术不仅能改善工件表面原有的气孔、裂纹、杂质等缺陷，还能提高表面硬度等性能。激光表面织构技术是利用激光快速熔融作用，在工件表面加工一定形状和分布的微细形貌，该技术加工速度快、对环境无污染及形状尺寸可控性好，主要应用于优化表面摩擦学特性，提高零部件性能和服役寿命，激光织构往往采用脉冲激光进行加工，但在加工过程中加工区域存在的一定的不均性，主要是因为一些熔渣堆积。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出了一种优化表面摩擦学特性、提高零部件性能和服役寿命的连续激光与超声复合表面微加工系统。

能够解决上述技术问题的连续激光与超声复合表面微加工系统，其技术方案包括将连续激光器发射的激光束向下聚焦在靶材上的透镜，所不同之处在于还包括激光作用时间调节装置和靶材上下振幅调节装置，其中：

1、所述靶材上下振幅调节装置包括由超声波发生器控制的超声波变幅杆，所述超声波变幅杆通过固定夹具安装于CNC数控平台上，所述靶材安装于超声波变幅杆上。

2、所述激光作用时间调节装置包括由调速器控制转速的挡光转盘，所述挡光转盘上圆周均布开设有调节激光通过比的透光口，所述挡光转盘由升降机构和左右移动机构调节其在透镜与靶材之间的位置。

所述透光口优选采用扇形口。

所述挡光转盘的不透光部位设有由高反射率材质构成的镜面涂层，以避免激光灼烧坏盘体。

常规上，所述升降机构和左右移动机构均为滚珠丝杆螺母传动机构。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型连续激光与超声复合表面微加工系统采用激光熔凝淬火原理和超声振动作用的结合，一方面利用激光熔凝淬火原理提高靶材表面的表面性能，另一方面，将靶材固定在上下振动的超声变幅杆上，超声振动加快靶材表面的对流换热，增强冷却效果，同时超声振动起到抛出熔渣、均匀化加工区域和细化晶粒的作用。

2、本实用新型利用连续激光结合转盘转动控制激光加热和冷却时间，同时结合激光熔凝淬火原理和超声振动的作用，在靶材表面加工出一定形状和分布的微观形貌(孔形、矩形、槽形等)，改变靶材表面的摩擦学特性，提高表面性能。

3、本实用新型为连续激光提供了新的加工方式，增加了用途；利用激光熔凝淬火原理和超声振动作用，改善工件表面原有的气孔、裂纹、杂质等缺陷，提高靶材表面硬度和耐磨性，加工出特定孔分布和沟槽分布的表面结构，达到激光织构的效果。

附图说明