[发明专利]一种吸收层可调的激光冲击成形装置和方法

权利要求书

1.一种吸收层可调的激光冲击成形装置，包括纳秒激光器(3)、反射镜(4)和聚焦镜(7)组成的光路系统，其特征在于，所述聚焦镜(7)下方设置有工作槽，所述工作槽的内壁面上设置有滑块(11)，所述滑块(11)与工作槽的内壁面滑动副连接，所述滑块(11)固定在夹持块(10)上，所述夹持块(10)内嵌套有环形磁铁(8)，所述环形磁铁(8)与磁场施力系统磁路连接，所述夹持块(10)的上下两侧均安装光学玻璃(9)，所述工作槽整体固定在x-y-z三轴加工平台(23)上，所述工作槽内装有约束介质(14)，所述工作槽的槽壁上安装有吸收介质输送系统。

2.根据权利要求1所述的一种吸收层可调的激光冲击成形装置，其特征在于，所述磁场施力系统包含可控直流电源（1）、换向器（2）和线圈（5）组成的电路系统，所述线圈（5）位于所述环形磁铁(8)的上方。

3.根据权利要求2所述的一种吸收层可调的激光冲击成形装置，其特征在于，所述吸收介质输送系统包括依次连接在一起的流量阀(15)、第一储液池(19)、液压泵(25)、第二储液池(28)和安全阀(27)，所述流量阀(15)和所述安全阀(27)均通过管道与所述工作槽连通。

4.根据权利要求3所述的一种吸收层可调的激光冲击成形装置，其特征在于，所述工作槽内还安装有超声波振棒（13）、温度控制器（17）和压力传感器探头（21），所述工作槽外安装有第一三维信息采集器（18）和第二三维信息采集器（16），所述第一三维信息采集器（18）斜对待加工工件(22)的加工表面，所述第二三维信息采集器（16）与待加工工件(22)的上表面持平。

5.根据权利要求4所述的一种吸收层可调的激光冲击成形装置，其特征在于，所述安全阀(27)通过安全阀阈值控制器(29)与计算机(6)连接，所述超声波振棒（13）通过超声波控制器(12)与计算机(6)连接，所述x-y-z三轴加工平台(23)通过运动控制器(26)与计算机(6)连接，所述压力传感器探头（21）通过压力传感器(20)与计算机(6)连接，所述温度控制器（17）、所述流量阀(15)、所述液压泵(25)和所述可控直流电源（1）、所述换向器（2）和所述纳秒激光器(3)均与计算机(6)连接。

6.根据权利要求5所述的一种吸收层可调的激光冲击成形装置，其特征在于，所述液体吸收介质（24）的密度大于液体约束介质（14）且两者互不相融。

7.根据权利要求5所述的一种吸收层可调的激光冲击成形装置，其特征在于，所述纳秒激光器（3）采用高斯光斑，光斑的直径为5-8mm，激光能量为50-100J，所述流量阀（15）流速为5-20cm³/min。

8.一种如权利要求5所述的激光冲击成形装置进行激光冲击成形的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在工作槽内注入适量的液体吸收介质（24）和液体约束介质（14），并放入工件（22），将带有环形磁铁（8）的矩形压板放置于液体约束层（14）上；

S2：开启流量阀（15）、安全阀（27）和第二三维信息采集器（16），启动安全阀阈值控制器（29）来调整安全阀（27）的阈值使液体分界面略高于待加工工件（22）上表面；

S3：调整可控直流电源（1）电压大小和换向器（2）位置，通过改变线圈（5）产生的磁场对环形磁铁（8）的施力情况来对约束介质14施加压力，从而调节吸收介质(24)的液体高度；

S4：启动超声波振棒（13）、温度控制器（17）、压力传感器探头（21）、三维信息采集器（18）、待加工工件（22）、x-y-z三轴加工平台（23）和纳秒激光器（3），对工件（22）进行加工，两次冲击间隔内需要保证第一三维信息采集器（18）观测到待加工工件（22）上方无气泡，且压力传感器（20）无明显波动。