一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的裝置與方法。包括激光發(fā)生系統(tǒng)，光束調(diào)節(jié)系統(tǒng)和工件系統(tǒng)，激光發(fā)生系統(tǒng)由高功率脈沖激光發(fā)生裝置和激光加工頭組成，激光加工頭和工件系統(tǒng)均位于反應(yīng)容器內(nèi)；通過電機(jī)帶輪箱,同步帶,直線滑軌等構(gòu)成一個光束調(diào)節(jié)系統(tǒng),光束經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)向，可實(shí)現(xiàn)X、Y平面的任一點(diǎn)照射。高功率脈沖激光發(fā)生裝置發(fā)出強(qiáng)激光通過光束調(diào)節(jié)系統(tǒng)聚焦于回轉(zhuǎn)體部件表面上，等離子體爆炸形成的爆轟波高速沖擊回轉(zhuǎn)體部件表面形成一次沖擊波；高功率脈沖激光擊穿水溶液時在回轉(zhuǎn)體部件表面附近產(chǎn)生大量的空泡，潰滅后形成二次沖擊波，提高了回轉(zhuǎn)體部件的接觸強(qiáng)度和抗疲勞斷裂性能，改善回轉(zhuǎn)體部件的耐磨性和耐應(yīng)力腐蝕性。
【專利說明】
一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于回轉(zhuǎn)體部件表面強(qiáng)化處理技術(shù)，特指一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]回轉(zhuǎn)體部件是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備中一種廣泛出現(xiàn)的元器件，例如使用反滲透海水淡化技術(shù)就需要一種高容高壓栗，為了避免腐蝕，栗的材料一般選用雙相不銹鋼，其中環(huán)、套筒或襯套等一些回轉(zhuǎn)體部件的表面硬度就顯得尤為重要，回轉(zhuǎn)體部件的表面硬化，不僅可以大大降低粘滯作用，還可以延長組件的使用壽命，減少更換，節(jié)約很大的維修成本。
[0003]通過電機(jī)帶輪箱，同步帶，直線滑軌等構(gòu)成一個光束調(diào)節(jié)系統(tǒng)，三個電機(jī)帶輪箱安裝在同一根直線滑軌上，可同時沿Y方向左右進(jìn)給運(yùn)動，同時X向直線滑軌中部的電機(jī)帶輪箱可自由沿X方向前后進(jìn)給運(yùn)動。全反鏡安裝在電機(jī)帶輪箱上，光束照射到全反鏡后可進(jìn)行90度的轉(zhuǎn)向，經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)向，可將光束垂直向下照射。結(jié)合電機(jī)帶輪箱X、￥向的自由進(jìn)給，從而可實(shí)現(xiàn)激光頭在Χ、γ平面的任一點(diǎn)照射。結(jié)合電機(jī)齒輪箱和齒條的升降運(yùn)動，將激光焦點(diǎn)對準(zhǔn)在工件正上表面，利用電機(jī)帶輪箱Y軸向的進(jìn)給運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)工件Y向的連續(xù)沖擊。
[0004]表面激光沖擊強(qiáng)化是一種新型的表面強(qiáng)化技術(shù)，其熱影響區(qū)小，能量清潔無污染，還可以克服傳統(tǒng)的表面強(qiáng)化工藝的硬化層分布不均、變形大、能耗高等缺點(diǎn)。而水下激光沖擊利用水介質(zhì)約束氣化物的擴(kuò)散，來增強(qiáng)激光沖擊波效果，同時利用激光擊穿水溶液產(chǎn)生空泡潰滅現(xiàn)象進(jìn)一步加強(qiáng)材料沖擊強(qiáng)化效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種光束可調(diào)節(jié)的水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的裝置和方法，用來提高回轉(zhuǎn)體表面沖擊強(qiáng)化的質(zhì)量和效率，減少回轉(zhuǎn)體表面強(qiáng)化工藝的能耗。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的裝置，包括激光發(fā)生系統(tǒng)和位于激光發(fā)生系統(tǒng)下方的反應(yīng)容器，所述反應(yīng)容器底部設(shè)有工作臺，所述工作臺上安裝有回轉(zhuǎn)體部件夾具，所述回轉(zhuǎn)體部件夾具用來固定回轉(zhuǎn)體部件并帶動回轉(zhuǎn)體部件進(jìn)行轉(zhuǎn)動;所述反應(yīng)容器上方一側(cè)設(shè)有第一固定橫梁，另外一側(cè)設(shè)有第二固定橫梁，所述第一固定橫梁和所述第二固定橫梁均通過支撐桿固定支撐，所述第一固定橫梁和所述第二固定橫梁的兩端分別通過第一 Y向直線滑軌和第二 Y向直線滑軌連接，所述第一 Y向直線滑軌和所述第二 Y向直線滑軌之間設(shè)有X向直線滑軌;所述X向直線滑軌通過第一電機(jī)帶輪箱與所述第一 Y向直線滑軌連接，所述X向直線滑軌通過第二電機(jī)帶輪箱與所述第二 Y向直線滑軌連接，所述X向直線滑軌上還安裝有第三電機(jī)帶輪箱，所述第一固定橫梁和所述第二固定橫梁上均安裝有若干第四電機(jī)齒輪箱，所述第四電機(jī)齒輪箱通過齒條裝置帶動所述工作臺整體上下運(yùn)動;所述第三電機(jī)帶輪箱下方固定安裝有激光加工頭，所述激光發(fā)生系統(tǒng)發(fā)出的激光依次通過第一電機(jī)帶輪箱上的第一全反鏡、第三電機(jī)帶輪箱上的第二全反鏡后反射給所述激光加工頭。
[0007]上述方案中，所述回轉(zhuǎn)體部件夾具包括卡盤傳動箱、三爪卡盤、支撐軸、螺母和頂尖;所述三爪卡盤固定在所述卡盤傳動箱內(nèi)，三爪卡盤內(nèi)卡裝有支撐軸，所述支撐軸末端設(shè)有和螺母相配合的螺紋，支撐軸端面中心孔與所述頂尖配合實(shí)現(xiàn)對支撐軸的整體支撐定位;所述卡盤傳動箱和所述頂尖均位于所述的工作臺上。
[0008]上述方案中，還包括流量調(diào)節(jié)器、儲液箱和電栗，所述流量調(diào)節(jié)器一端與儲液箱相連，另一端通過電栗與反應(yīng)容器的入水口相連，所述反應(yīng)容器的出水口與儲液箱相連。
[0009]上述方案中，所述激光發(fā)生系統(tǒng)包括高功率脈沖激光發(fā)生裝置和準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡，所述準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡由聚焦透鏡和凹透鏡組成。
[0010]上述方案中，所述第一電機(jī)帶輪箱、所述第二電機(jī)帶輪箱、所述第三電機(jī)帶輪箱和所述第四電機(jī)齒輪箱均與數(shù)字控制器連接，所述數(shù)字控制器、所述高功率脈沖激光發(fā)生裝置、所述流量調(diào)節(jié)器均與計算機(jī)連接。
[0011]本發(fā)明還提供了一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的方法，包含以下步驟:A預(yù)處理回轉(zhuǎn)體部件:用無水乙醇清洗回轉(zhuǎn)體部件表面，然后在回轉(zhuǎn)體部件表面均勻噴涂黑漆;B回轉(zhuǎn)體部件的定位夾緊:將支撐軸一端固定在三爪卡盤里，把預(yù)處理后的回轉(zhuǎn)體部件放置在支撐軸上，擰緊支撐軸上的螺母，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)體部件在支撐軸上的定位夾緊;用頂尖頂住支撐軸端面的中心孔后搖動頂尖手柄鎖緊頂尖，搖動三爪卡盤手柄實(shí)現(xiàn)支撐軸的定位夾緊;C調(diào)節(jié)數(shù)字控制器控制所述第一電機(jī)帶輪箱、所述第二電機(jī)帶輪箱、所述第三電機(jī)帶輪箱和所述第四電機(jī)齒輪箱，使得激光光斑中心位于回轉(zhuǎn)體部件的正上表面上，激光束垂直入射回轉(zhuǎn)體部件的上表面;D向反應(yīng)容器內(nèi)注入水溶液至水面超過回轉(zhuǎn)體部件最高處15?30cm，調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)器設(shè)置流量為0.65-lL/s，打開電栗使水溶液循環(huán)流動;E打開高功率脈沖激光發(fā)生裝置，通過計算機(jī)設(shè)置激光參數(shù)，高功率激光發(fā)生裝置發(fā)出激光通過激光加工頭將激光聚焦到回轉(zhuǎn)體部件的上表面，數(shù)字控制器控制所述第一電機(jī)帶輪箱、所述第二電機(jī)帶輪箱、所述第三電機(jī)帶輪箱和所述第四電機(jī)齒輪箱的進(jìn)給和卡盤傳動箱的轉(zhuǎn)動速度來進(jìn)行回轉(zhuǎn)體部件表面的激光沖擊強(qiáng)化過程;F關(guān)閉所有裝置，將沖擊處理后的回轉(zhuǎn)體部件拆卸后，清除表面剩余的黑漆并用乙醇將表面清洗干凈。
[0012]上述方案中，在所述螺母和所述回轉(zhuǎn)體部件之間設(shè)置一個墊片。
[0013]上述方案中，步驟A中的黑漆厚度為0.16?0.4mm。
[0014]上述方案中，激光的掃射速度為140?180mm/min，回轉(zhuǎn)體部件旋轉(zhuǎn)一周后，第一電機(jī)帶輪箱和第二電機(jī)帶輪箱分別沿第一 Y向直線滑軌和第二第一 Y向直線滑軌移動3mm后繼續(xù)下一周的激光沖擊處理，如此循環(huán)直至完成整個表面的加工。
[0015]上述方案中，高功率激光發(fā)生裝置發(fā)出激光的激光參數(shù)為:激光波長1064nm，脈寬30ns，光斑直徑6mm，激光能量25?50J，頻率5Hz。
[0016]本發(fā)明的有益效果:1.回轉(zhuǎn)體部件經(jīng)過水下激光沖擊強(qiáng)化處理后，在表層和亞表層發(fā)生塑性變形，形成均勻穩(wěn)定的位錯、細(xì)化的晶粒，在材料表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，從而有效地提高回轉(zhuǎn)體部件的接觸強(qiáng)度和抗疲勞斷裂性能，改善回轉(zhuǎn)體部件的耐磨性和耐應(yīng)力腐蝕性;2.激光沖擊處理不改變回轉(zhuǎn)體部件的尺寸精度，與在空氣介質(zhì)中的激光沖擊強(qiáng)化工藝相比，水溶液的存在產(chǎn)生的空泡不僅強(qiáng)化了激光沖擊的效果，又節(jié)約了能量;3.使用光束調(diào)節(jié)系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)激光在回轉(zhuǎn)體表面的快速對焦，還可以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度脈沖激光在回轉(zhuǎn)體表面Y方向的連續(xù)沖擊。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0018]圖2為第一電機(jī)帶輪箱、第二電機(jī)帶輪箱、第三電機(jī)帶輪箱和第四電機(jī)齒輪箱的位置示意圖。
[0019]圖中:1.工作臺；2.反應(yīng)容器;3.出水口；4.入水口；5.電栗;6.儲液箱;7.流量調(diào)節(jié)器;8.計算機(jī);9.數(shù)字控制器;10.高功率脈沖激光發(fā)生裝置;11.準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡；12.聚焦透鏡；13.凹透鏡；14.激光束；15.第一全反鏡；16.第一電機(jī)帶輪箱；17.同步帶；18.第三電機(jī)帶輪箱；19.第二全反鏡;20.激光加工頭;21.聚焦透鏡;22.保護(hù)鏡;23.第四電機(jī)齒輪箱;24.齒條裝置;25.卡盤傳動箱；26.三爪卡盤;27.三爪卡盤手柄;28.支撐軸；29.回轉(zhuǎn)體部件;30.墊片;31.螺母;32.頂尖;33.頂尖手柄;34.鎖緊手柄;351.第一Y向直線滑軌;352.固定架支撐桿；353.X向直線滑軌；354.第二Y向直線滑軌；355.第一固定橫梁；356.第二固定橫梁；36.第二電機(jī)帶輪箱。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
[0021]如圖1和圖2所示，一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的裝置，包括激光發(fā)生系統(tǒng)，光束調(diào)節(jié)系統(tǒng)和工件系統(tǒng)，所述激光發(fā)生系統(tǒng)由高功率脈沖激光發(fā)生裝置10和激光加工頭20組成，激光加工頭20和所述工件系統(tǒng)均位于反應(yīng)容器2內(nèi)；所述反應(yīng)容器2上方一側(cè)設(shè)有第一固定橫梁355，另外一側(cè)設(shè)有第二固定橫梁356，所述第一固定橫梁355和所述第二固定橫梁356均通過支撐桿352固定支撐，所述光束調(diào)節(jié)系統(tǒng)由第一全反鏡15、第二全反鏡19、第一電機(jī)帶輪箱16、第二電機(jī)帶輪箱36、第三電機(jī)帶輪箱18、第四電機(jī)齒輪箱23、同步帶17、第一 Y向直線滑軌351、X向直線滑軌353、第二 Y向直線滑軌354等組成，第一電機(jī)帶輪箱16、第二電機(jī)帶輪箱36、第三電機(jī)帶輪箱18安裝在同一根X向直線滑軌353上，在第一電機(jī)帶輪箱16、第二電機(jī)帶輪箱36的驅(qū)動下，可帶動激光加工頭20沿Y方向左右進(jìn)給運(yùn)動，第三電機(jī)帶輪箱18安裝在X軸直線滑軌353的中部，帶動激光加工頭20可實(shí)現(xiàn)X方向前后進(jìn)給運(yùn)動。第一全反鏡15安裝在第一電機(jī)帶輪箱16上，第二全反鏡19安裝在第三電機(jī)帶輪箱18上，激光束沿第一 Y向直線滑軌照射到第一全反鏡15上后進(jìn)行90度的轉(zhuǎn)向，變?yōu)檠豖向，再經(jīng)第二全反鏡19反射后，沿負(fù)Z軸方向豎直向下照射。結(jié)合第一電機(jī)帶輪箱16、第二電機(jī)帶輪箱36、第三電機(jī)帶輪箱18沿X、Y向的自由進(jìn)給，從而可實(shí)現(xiàn)X、Y平面的任一點(diǎn)照射。結(jié)合第四電機(jī)齒輪箱23及齒條裝置24的升降運(yùn)動，將激光焦點(diǎn)對準(zhǔn)在工件正上表面，利用第一電機(jī)帶輪箱16、第二電機(jī)帶輪箱36沿Y軸向的進(jìn)給運(yùn)動，帶動激光頭可實(shí)現(xiàn)工件Y向的連續(xù)沖擊;所述工件系統(tǒng)包括數(shù)字控制器9，卡盤傳動箱25、三爪卡盤26、支撐軸28、螺母31、頂尖32、工作臺I和電機(jī)齒輪箱23、齒條裝置24，所述三爪卡盤26固定在所述的卡盤傳動箱25內(nèi)，所述支撐軸末端設(shè)有和螺母31相配合的螺紋，其中端面中心孔與所述頂尖32配合實(shí)現(xiàn)對支撐軸28的整體支撐定位;所述卡盤傳動箱25和所述頂尖32均位于所述的工作臺I上，所述第四電機(jī)齒輪箱23安裝在固定橫梁35的兩側(cè)，所述齒條裝置24—端固定安裝在工作臺I上，另一端安裝在第四電機(jī)齒輪箱23內(nèi)；所述數(shù)字控制器9通過控制所述第四電機(jī)齒輪箱23及相連接的齒條裝置24來調(diào)節(jié)所述工作臺I的上下位移;所述數(shù)字控制器9通過控制所述卡盤傳動箱25的轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)支撐軸28的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向；所述數(shù)字控制器9通過控制所述第一電機(jī)帶輪箱16、第二電機(jī)帶輪箱36實(shí)現(xiàn)光束的Y方向移動;所述數(shù)字控制器9通過控制所述第三電機(jī)帶輪箱18實(shí)現(xiàn)光束的X方向移動。本實(shí)施例還包括一個輔助系統(tǒng);所述輔助系統(tǒng)由流量調(diào)節(jié)器7、儲液箱6和電栗5組成，所述流量調(diào)節(jié)器7—端與儲液箱6相連，另一端通過電栗5與反應(yīng)容器2的入水口 4相連，所述反應(yīng)容器2的出水口 3與儲液箱6相連。通過電栗5使反應(yīng)容器2內(nèi)的水溶液循環(huán)流動，所述流量調(diào)節(jié)器7控制反應(yīng)容器2內(nèi)水溶液的流動速度。所述高功率脈沖激光發(fā)生裝置10、所述數(shù)字控制器9和所述流量調(diào)節(jié)器7均由計算機(jī)8控制。
[0022]實(shí)施例:回轉(zhuǎn)體部件的材料為雙相不銹鋼，將支撐軸左端插入三爪卡盤26內(nèi)，將回轉(zhuǎn)體部件29用墊片30和螺母31固定夾緊于支撐軸上，擰緊頂尖手柄33、三爪手柄27和鎖緊手柄34將支撐軸固定鎖緊。調(diào)節(jié)數(shù)字控制器控制工作臺升降、通過光束調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)激光束，使其垂直入射回轉(zhuǎn)體表面最高點(diǎn)處，打開激光器設(shè)置激光參數(shù):波長1064nm，脈寬20ns，激光能量30 J，頻率5Hz，光斑直徑6mm。向反應(yīng)容器2內(nèi)注入水溶液，使其超過回轉(zhuǎn)體最高點(diǎn)20cm，設(shè)置流量調(diào)節(jié)器9，使其流量為0.8L/s，打開電栗5使反應(yīng)容器2內(nèi)水溶液循環(huán)流動。開始激光沖擊過程。設(shè)置數(shù)字控制器9，使激光的掃射速度為140?180mm/min，回轉(zhuǎn)體部件旋轉(zhuǎn)一周后，暫停激光器，設(shè)置數(shù)字控制器9，通過光束調(diào)節(jié)系統(tǒng)中電機(jī)帶輪箱使激光束沿Y軸方向移動3mm后繼續(xù)下一周的激光沖擊處理，如此循環(huán)直至完成整個表面的沖擊加工。沖擊完成后，關(guān)閉電源，取下回轉(zhuǎn)體部件，清除表面殘余的黑漆并用乙醇清洗干凈表面。
[0023]高功率脈沖激光發(fā)生裝置發(fā)出強(qiáng)激光通過光束調(diào)節(jié)系統(tǒng)聚焦于回轉(zhuǎn)體部件表面上，等離子體爆炸形成的爆轟波高速沖擊回轉(zhuǎn)體部件表面形成一次沖擊波;高功率脈沖激光擊穿水溶液時在回轉(zhuǎn)體部件表面附近產(chǎn)生大量的空泡，空泡繼續(xù)吸收激光能量后膨脹，潰滅后內(nèi)部的高壓氣體沖擊回轉(zhuǎn)體部件表面形成二次沖擊波，有效地提高回轉(zhuǎn)體部件的接觸強(qiáng)度和抗疲勞斷裂性能，改善回轉(zhuǎn)體部件的耐磨性和耐應(yīng)力腐蝕性將水下沖擊強(qiáng)化完成后的回轉(zhuǎn)體部件通過X射線應(yīng)力測定儀測量殘余應(yīng)力，發(fā)現(xiàn)沖擊處理后的回轉(zhuǎn)體表面擁有很大的殘余壓應(yīng)力，對提高回轉(zhuǎn)體表面的性能起到了積極的作用。
【主權(quán)項】
1.一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的裝置，其特征在于，包括激光發(fā)生系統(tǒng)和位于激光發(fā)生系統(tǒng)下方的反應(yīng)容器(2)，所述反應(yīng)容器(2)底部設(shè)有工作臺(I)，所述工作臺(I)上安裝有回轉(zhuǎn)體部件夾具，所述回轉(zhuǎn)體部件夾具用來固定回轉(zhuǎn)體部件并帶動回轉(zhuǎn)體部件進(jìn)行轉(zhuǎn)動;所述反應(yīng)容器(2)上方一側(cè)設(shè)有第一固定橫梁(355)，另外一側(cè)設(shè)有第二固定橫梁(356)，所述第一固定橫梁(355)和所述第二固定橫梁(356)均通過支撐桿(352)固定支撐，所述第一固定橫梁(355)和所述第二固定橫梁(356)的兩端分別通過第一 Y向直線滑軌(351)和第二 Y向直線滑軌(354)連接，所述第一 Y向直線滑軌(351)和所述第二 Y向直線滑軌(354)之間設(shè)有X向直線滑軌(353);所述X向直線滑軌(353)通過第一電機(jī)帶輪箱(16)與所述第一 Y向直線滑軌(351)連接，所述X向直線滑軌(353)通過第二電機(jī)帶輪箱(36)與所述第二 Y向直線滑軌(354)連接，所述X向直線滑軌(353)上還安裝有第三電機(jī)帶輪箱(18)，所述第一固定橫梁(355)和所述第二固定橫梁(356)上均安裝有若干第四電機(jī)齒輪箱(23)，所述第四電機(jī)齒輪箱(23)通過齒條裝置(24)帶動所述工作臺(I)整體上下運(yùn)動;所述第三電機(jī)帶輪箱(18)下方固定安裝有激光加工頭(20)，所述激光發(fā)生系統(tǒng)發(fā)出的激光依次通過第一電機(jī)帶輪箱(16)上的第一全反鏡(15)、第三電機(jī)帶輪箱(18)上的第二全反鏡(19)后反射給所述激光加工頭(20)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的裝置，其特征在于，所述回轉(zhuǎn)體部件夾具包括卡盤傳動箱(25)、三爪卡盤(26)、支撐軸(28)、螺母(31)和頂尖(32);所述三爪卡盤(26)固定在所述卡盤傳動箱(25)內(nèi)，三爪卡盤(26)內(nèi)卡裝有支撐軸(28)，所述支撐軸(28)末端設(shè)有和螺母(31)相配合的螺紋，支撐軸(28)端面中心孔與所述頂尖(32)配合實(shí)現(xiàn)對支撐軸(28)的整體支撐定位;所述卡盤傳動箱(25)和所述頂尖(32)均位于所述的工作臺(I)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的裝置，其特征在于，還包括流量調(diào)節(jié)器(7)、儲液箱(6)和電栗(5)，所述流量調(diào)節(jié)器(7)—端與儲液箱(6)相連，另一端通過電栗(5)與反應(yīng)容器(2)的入水口(4)相連，所述反應(yīng)容器(2)的出水口(3)與儲液箱(6)相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的裝置，其特征在于，所述激光發(fā)生系統(tǒng)包括高功率脈沖激光發(fā)生裝置(10)和準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡(11)，所述準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡(II)由聚焦透鏡(12)和凹透鏡(13)組成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的裝置，其特征在于，所述第一電機(jī)帶輪箱(16)、所述第二電機(jī)帶輪箱(36)、所述第三電機(jī)帶輪箱(18)和所述第四電機(jī)齒輪箱(23)均與數(shù)字控制器(9)連接，所述數(shù)字控制器(9)、所述高功率脈沖激光發(fā)生裝置(10)、所述流量調(diào)節(jié)器(7)均與計算機(jī)(8)連接。6.—種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的方法，包含以下步驟: 預(yù)處理回轉(zhuǎn)體部件:用無水乙醇清洗回轉(zhuǎn)體部件表面，然后在回轉(zhuǎn)體部件表面均勻噴涂黑漆; 回轉(zhuǎn)體部件的定位夾緊:將支撐軸(28)—端固定在三爪卡盤(26)里，把預(yù)處理后的回轉(zhuǎn)體部件(29)放置在支撐軸上，擰緊支撐軸上的螺母(31)，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)體部件在支撐軸上的定位夾緊；用頂尖(32)頂住支撐軸端面的中心孔后搖動頂尖手柄(33)鎖緊頂尖，搖動三爪卡盤手柄(27)實(shí)現(xiàn)支撐軸的定位夾緊； 調(diào)節(jié)數(shù)字控制器控制所述第一電機(jī)帶輪箱(16)、所述第二電機(jī)帶輪箱(36)、所述第三電機(jī)帶輪箱(18)和所述第四電機(jī)齒輪箱(23)，使得激光光斑中心位于回轉(zhuǎn)體部件的正上表面上，激光束垂直入射回轉(zhuǎn)體部件的上表面； 向反應(yīng)容器(2)內(nèi)注入水溶液至水面超過回轉(zhuǎn)體部件(29)最高處15?30cm，調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)器(7)設(shè)置流量為0.65?lL/s，打開電栗(5)使水溶液循環(huán)流動； 打開高功率脈沖激光發(fā)生裝置(10)，通過計算機(jī)(8)設(shè)置激光參數(shù)，高功率激光發(fā)生裝置發(fā)出激光通過激光加工頭(20)將激光聚焦到回轉(zhuǎn)體部件的上表面，數(shù)字控制器(9)控制所述第一電機(jī)帶輪箱(16)、所述第二電機(jī)帶輪箱(36)、所述第三電機(jī)帶輪箱(18)和所述第四電機(jī)齒輪箱(23)的進(jìn)給和卡盤傳動箱的轉(zhuǎn)動速度來進(jìn)行回轉(zhuǎn)體部件表面的激光沖擊強(qiáng)化過程； 關(guān)閉所有裝置，將沖擊處理后的回轉(zhuǎn)體部件拆卸后，清除表面剩余的黑漆并用乙醇將表面清洗干凈。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的方法，其特征在于，在所述螺母(31)和所述回轉(zhuǎn)體部件(29)之間設(shè)置一個墊片(30)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的方法，其特征在于，步驟A中的黑漆厚度為0.16?0.4mm。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的方法，其特征在于，激光的掃射速度為140?180mm/min，回轉(zhuǎn)體部件旋轉(zhuǎn)一周后，第一電機(jī)帶輪箱(16)和第二電機(jī)帶輪箱(36)分別沿第一 Y向直線滑軌(351)和第二 Y向直線滑軌(354)移動3mm后繼續(xù)下一周的激光沖擊處理，如此循環(huán)直至完成整個表面的加工。10.根據(jù)權(quán)利要求6?9所述的任意一種水下激光沖擊強(qiáng)化回轉(zhuǎn)體部件表面的方法，其特征在于，高功率激光發(fā)生裝置發(fā)出激光的激光參數(shù)為:激光波長1064nm，脈寬30ns，光斑直徑6mm，激光能量25?50J，頻率5Hz。
【文檔編號】C21D10/00GK105907941SQ201610418183
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】任旭東, 賈唯, 袁壽其, 佟艷群, 任云鵬, 周王凡
【申請人】江蘇大學(xué)