一种基于激光冲击波技术孔壁的强化方法和装置

摘要

一种基于激光冲击波技术的孔壁强化方法和装置，涉及激光加工领域。本发明首先根据待加工工件的孔尺寸的大小和孔轴配合原则，确定相应反射锥直径，在反射锥的锥面上涂上能量吸收层材料，再将反射锥插入工件中，并把工件安装到夹具上，向待加工的孔中注入约束层；激光器产生激光脉冲，经导光系统、约束层，照射在能量吸收层，能量吸收层吸收激光能量汽化、电离、形成等离子体爆炸，产生高幅冲击波，对孔壁进行强化。本发明不仅能对适应直径较大的孔径的孔壁进行强化，而且还能对微小孔的孔壁进行强化。孔壁强化后的强度和硬度得到显著提高，表层存在有益的残余压缩应力，并能获得较高的尺寸精度和较低表面粗糙度，可直接作为孔加工的最终工序。

主权项

1、一种基于激光冲击波技术的孔壁强化的装置，其特征在于：装置包括激光器(1)、导光系统、光斑大小调节装置(5)、工件夹具系统和控制系统；导光系统由导光管(3)、全反镜(4)和冲击头(6)组成，聚焦透镜(17)位于冲击头(6)内，导光管(3)把全反镜(4)、光斑大小调节装置(5)和冲击头(6)串连起来，导光系统的前端连接着激光器(1)，导光系统的末端对着工件夹具系统；工件夹具系统包括五轴联动工作台(10)、约束层(14)、能量吸收层(16)、反射锥(9)、工件(7)和夹具(8)，反射锥(9)插入工件(7)待强化的孔中，反射锥(9)的表面覆盖了能量吸收层(16)，在能量吸收层(16)之上是约束层(14)，工件(7)装夹于夹具(8)上，夹具(8)固定在五轴工作台(10)上；控制系统包括计算机(12)、控制器(11)和激光器控制装置(13)，计算机(12)通过控制器分别控制激光器控制装置(13)、光斑大小调节装置(5)和五轴联动工作台(10)，激光器控制装置(13)控制激光器(1)。