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一種測(cè)量激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)中微小塑性變形量的裝置制造方法

文檔序號(hào):3334568閱讀:331來源:國(guó)知局
一種測(cè)量激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)中微小塑性變形量的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)中微小塑性變形量的裝置,所述裝置包括檢測(cè)機(jī)構(gòu),所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括激光發(fā)射單元,設(shè)置在激光發(fā)射單元一側(cè)的激光接收單元,數(shù)據(jù)采集單元以及數(shù)據(jù)顯示單元,所述激光接收單元由多個(gè)間隔設(shè)置,型號(hào)相同的光敏電阻組成,所述各個(gè)光敏電阻之間的間隔距離相同。利用激光的反射原理,來檢測(cè)發(fā)生形變后的金屬表面產(chǎn)生多大的偏移。
【專利說明】一種測(cè)量激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)中微小塑性變形量的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量激光沖擊強(qiáng)化微小塑性變形量的裝置,尤其是一種利用激光反射原理測(cè)量激光沖擊強(qiáng)化程度的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]激光沖擊強(qiáng)化技術(shù),也稱激光噴丸技術(shù),它的工作原理是利用高功率密度、短脈沖的激光通過透明約束層作用于金屬表面所涂覆的能量吸收涂層時(shí),涂層吸收激光能量迅速氣化并幾乎同時(shí)形成大量稠密的高溫、高壓等離子體,該等離子體繼續(xù)吸收激光能量急劇升溫膨脹,然后爆炸形成高強(qiáng)度沖擊波作用于金屬表面。當(dāng)沖擊波的峰值壓力超過材料的動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度時(shí),材料發(fā)生塑性變形并在表層產(chǎn)生平行于材料表面的拉應(yīng)力。激光作用結(jié)束后,由于沖擊區(qū)域周圍材料的反作用,其力學(xué)效應(yīng)表現(xiàn)為材料表面獲得較高的殘余壓應(yīng)力,殘余壓應(yīng)力會(huì)降低交變載荷中的拉應(yīng)力水平,使平均應(yīng)力水平下降,從而提高疲勞裂紋萌生壽命。同時(shí)殘余壓應(yīng)力的存在,可引起裂紋的閉合效應(yīng),從而有效降低疲勞裂紋擴(kuò)展的驅(qū)動(dòng)力,延長(zhǎng)疲勞裂紋擴(kuò)展壽命。然而,任何一種沖擊強(qiáng)化技術(shù)都少不了對(duì)所強(qiáng)化部件的微小塑性變形,當(dāng)這種變形量最終影響到部件的正常工作時(shí),則不適合使用激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)。但是現(xiàn)階段的微小塑性變形量的測(cè)量技術(shù)依舊是個(gè)難題,通常會(huì)出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)確,或者在測(cè)量過程中對(duì)部件進(jìn)行損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型要解決的問題是提供一種測(cè)量激光沖擊強(qiáng)化微小塑性變形量的裝置,尤其是一種利用激光反射原理測(cè)量激光沖擊強(qiáng)化程度的裝置。
[0004]為解決上述技術(shù)問題,本實(shí)用新型包括檢測(cè)機(jī)構(gòu),所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括激光發(fā)射單元,設(shè)置在激光發(fā)射單元一側(cè)的激光接收單元,數(shù)據(jù)采集單元以及數(shù)據(jù)顯示單元,所述激光接收單元由多個(gè)間隔設(shè)置,型號(hào)相同的光敏電阻組成,所述各個(gè)光敏電阻之間的間隔距離相同。
[0005]采用了上述結(jié)構(gòu)后,由于激光束的束徑可以做到很小,而且激光束本身的集光性特別好,因此通過激光測(cè)量則可以實(shí)現(xiàn)較好的精度。在激光發(fā)射單元一側(cè)設(shè)有多個(gè)間隔設(shè)置的光敏電阻,由于未發(fā)生形變的金屬無論在哪個(gè)切點(diǎn)上都是一個(gè)平面,所以在受到激光照射后,由于鏡面反射原理會(huì)直接反射回激光發(fā)射單元中而不會(huì)被光敏電阻檢測(cè)到,當(dāng)發(fā)生形變后,金屬會(huì)形成一個(gè)凸面,激光照射到該凸面上時(shí)會(huì)反射到激光接收單元,即光敏電阻上,通過對(duì)于電阻值的測(cè)試就可以知道反射光反射到了離激光發(fā)生器第幾個(gè)電阻,從而可以換算出了被測(cè)物體的塑性變形量。
[0006]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn),所述激光束的光束最大寬度為I微米。
[0007]采用了上述結(jié)構(gòu)后,一般金屬塑性變形量在微米級(jí)別,因此所涉及的激光束在使用范圍內(nèi)的光束最大寬度必須也是μ m級(jí)別,如果采用過寬的激光束,會(huì)大大的影響到激光束的檢測(cè)精度。
[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn),所述裝置包括兩個(gè)左、右設(shè)置的檢測(cè)機(jī)構(gòu),分別為左側(cè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及右側(cè)檢測(cè)機(jī)構(gòu),所述左側(cè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的光敏電阻設(shè)置于激光發(fā)射單元的左偵牝所述右側(cè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的光敏電阻設(shè)置于激光發(fā)射單元的右側(cè)。
[0009]采用了上述結(jié)構(gòu)后,由于測(cè)量塑性變形量最理想化的方式就是測(cè)量每個(gè)點(diǎn),但是,這樣實(shí)施起來非常困難,當(dāng)選擇兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的機(jī)構(gòu)后,可以盡量的照顧到兩側(cè)的變形量,大大增加了測(cè)量精度。而由于發(fā)生形變的金屬通常為凸面形變,所以在左側(cè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的光敏電阻設(shè)置于激光發(fā)射單元的左側(cè),側(cè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的光敏電阻設(shè)置于激光發(fā)射單元的右側(cè),可以將激光束經(jīng)過凸面之后,很好的反射到光敏電阻上。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn),述光敏電阻依次橫向排列于激光發(fā)射單元一側(cè),并且光敏電阻排列后形成的排列長(zhǎng)度設(shè)為激光束的最大使用范圍。
[0011]采用了上述結(jié)構(gòu)后,光敏電阻之間的間隔距離可以決定測(cè)量精度,間隔距離越小,測(cè)量精度越高,并且光敏電阻的排列長(zhǎng)度可以決定激光束的最大使用范圍,即激光束經(jīng)被測(cè)面反射后所經(jīng)過的最長(zhǎng)有效距離。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1所示為該裝置檢測(cè)未形變的金屬表面原理示意圖
[0013]圖2所示為該裝置檢測(cè)形變后的金屬表面原理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示,該裝置包括兩個(gè)成對(duì)設(shè)置的檢測(cè)機(jī)構(gòu)組成,包括左檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及右檢測(cè)機(jī)構(gòu),檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括激光發(fā)射單元,設(shè)置在激光發(fā)射單元一側(cè)的激光接收單元,數(shù)據(jù)采集單元(4)以及數(shù)據(jù)顯示單元(I)。激光接收單元由多個(gè)間隔設(shè)置,型號(hào)相同的光敏電阻組成,各個(gè)光敏電阻(3 )之間的間隔距離相同。左側(cè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的光敏電阻(3 )設(shè)置于激光發(fā)射單元的左側(cè),所述右側(cè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的光敏電阻(3)設(shè)置于激光發(fā)射單元的右側(cè)。其中數(shù)據(jù)采集單元(4)以及數(shù)據(jù)顯示單元(I)均為本領(lǐng)域司空見慣的慣用技術(shù),而對(duì)于激光發(fā)射單元的選用會(huì)有如下考慮:一般金屬塑性變形量在微米級(jí)別,因此所涉及的激光束在使用范圍內(nèi)的光束最大寬度必須也是μ m級(jí)別,如果采用過寬的激光束,會(huì)大大的影響到激光束的檢測(cè)精度。所以,激光束的寬度選擇不能穿過I微米,激光發(fā)射器的參數(shù)如下:波長(zhǎng)為620匪,閥值電流為55mA,工作電流為85mA,垂直發(fā)散角彡0.5°水平發(fā)撒角彡0.5°。由于未發(fā)生形變的金屬無論在哪個(gè)切點(diǎn)上都是一個(gè)平面,所以在受到激光照射后,根據(jù)鏡面反射原理會(huì)直接原路反射,而不會(huì)被光敏電阻(3)檢測(cè)到。
[0015]如圖2所示,當(dāng)發(fā)生形變后,金屬通常會(huì)形成一個(gè)凸面,激光照射到該凸面上時(shí)會(huì)反射到激光接收單元,即光敏電阻(3)上,通過對(duì)于電阻值的測(cè)試就可以知道反射光反射到了離激光發(fā)生器之后的第幾個(gè)電阻,從而可以換算出了被測(cè)物體的塑性變形量。光敏電阻
(3)間隔越近,所測(cè)量出來的精度越高。由于測(cè)量塑性變形量最理想化的方式就是測(cè)量每個(gè)點(diǎn),但是,這樣實(shí)施起來非常困難,當(dāng)選擇兩個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)后,可以盡量的照顧到兩側(cè)的變形量,大大增加了測(cè)量精度。而由于發(fā)生形變的金屬通常為凸面形變,所以在左側(cè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的光敏電阻(3)設(shè)置于激光發(fā)射單元的左側(cè),側(cè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的光敏電阻(3)設(shè)置于激光發(fā)射單元的右側(cè),可以將激光束經(jīng)過凸面之后,很好的反射到光敏電阻(3)上。
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)量激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)中微小塑性變形量的裝置,其特征在于:所述裝置包括檢測(cè)機(jī)構(gòu),所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括激光發(fā)射單元,設(shè)置在激光發(fā)射單元一側(cè)的激光接收單元,數(shù)據(jù)采集單元以及數(shù)據(jù)顯示單元,所述激光接收單元由多個(gè)間隔設(shè)置,型號(hào)相同的光敏電阻組成,所述各個(gè)光敏電阻之間的間隔距離相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)中微小塑性變形量的裝置,其特征在于:所述激光束的光束最大寬度為I微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)中微小塑性變形量的裝置,其特征在于:所述裝置包括兩個(gè)左、右設(shè)置的檢測(cè)機(jī)構(gòu),分別為左側(cè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及右側(cè)檢測(cè)機(jī)構(gòu),所述左側(cè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的光敏電阻設(shè)置于激光發(fā)射單元的左側(cè),所述右側(cè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的光敏電阻設(shè)置于激光發(fā)射單元的右側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)中微小塑性變形量的裝置,其特征在于:所述光敏電阻依次橫向排列于激光發(fā)射單兀一側(cè),并且光敏電阻排列后形成的排列長(zhǎng)度設(shè)為激光束的最大使用范圍。
【文檔編號(hào)】C21D1/09GK204007535SQ201420460450
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】李曉敏, 潘曉銘 申請(qǐng)人:溫州大學(xué)
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