一种激光冲击波和超声冲击波实时耦合装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112899467A(43)申请公布日2021.06.04(21)申请号202110150074.3(22)申请日2021.02.03(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人赵曜民孟宪凯周建忠鲁金忠黄舒蔡杰(51)Int.Cl.C21D10/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图6页(54)发明名称一种激光冲击波和超声冲击波实时耦合装置及方法(57)摘要本发明提供了本发明提供了一种激光冲击波和超声冲击波实时耦合强化装置，包括同步装置、激光装置、超声冲击装置、工作平台和控制系统；所述上壳体通过第二液压缸支撑在底座上；所述支承梁通过第二液压缸安装在上壳体底部，所述限位滑轨通过第一液压缸安装在上壳体底部；2个所述超声冲击装置通过同步装置连接，用于所述超声冲击装置同步移动和同步转动；所述激光装置用于产生激光束穿过上壳体所述照射在工件表面；所述控制系统控制所述激光装置延时于超声冲击装置进行激光冲击。本发明调节超声冲击装置的起始时间、旋转角度与速度，实现超声波方向与波阵面位置的动态控制，实现激光冲击波和超声冲击波实时耦合。CN112899467ACN112899467A权利要求书1/2页1.一种激光冲击波和超声冲击波实时耦合强化装置，其特征在于，包括同步装置、激光装置、超声冲击装置、工作平台和控制系统；所述工作平台包括上壳体(6)、第一液压缸(5)、第二液压缸(12)、限位滑轨(3)和底座(13)，所述底座(13)上装夹可水平移动的工件(1)，所述上壳体(6)通过第二液压缸(12)支撑在底座(13)上；所述支承梁(9)通过第二液压缸(12)安装在上壳体(6)底部，2个所述支承梁(9)通过滑动副与限位滑轨(3)连接，所述限位滑轨(3)通过第一液压缸(5)安装在上壳体(6)底部；任一所述支承梁(9)上设有传递桩(4)；2个所述超声冲击装置安装在上壳体(6)内，且2个所述超声冲击装置通过同步装置连接，用于所述超声冲击装置同步移动和同步转动；所述激光装置用于产生激光束穿过上壳体(6)所述照射在工件(1)表面；所述控制系统控制所述激光装置延时于超声冲击装置进行激光冲击，用于实现实时耦合。2.根据权利要求1所述的激光冲击波和超声冲击波实时耦合强化装置，其特征在于，所述同步装置包括驱动装置、齿条、第一滑动装置、第二滑动装置、摆动液压缸(25)和液压系统；2个所述第一滑动装置分布在上壳体(6)内，每个所述第一滑动装置上滑动安装摆动液压缸(25)，所述摆动液压缸(25)的输出轴直接或间接与超声冲击装置连接，所述液压系统用于同步控制2个所述摆动液压缸(25)的转动；2个所述第二滑动装置安装在壳体(6)内，每个所述第二滑动装置上滑动安装齿条，所述驱动装置输出端安装外齿轮(19)，所述外齿轮(19)分别与2个所述齿条啮合；每个所述齿条一端内安装轴承(24)，所述摆动液压缸(25)的输出轴穿过轴承(24)，通过齿条的同步移动使所述摆动液压缸(25)同步移动。3.根据权利要求2所述的激光冲击波和超声冲击波实时耦合强化装置，其特征在于，所述超声冲击装置包括冲击头(32)、变幅杆(33)和换能器；所述换能器直接或者间接与所述摆动液压缸(25)的输出轴传动连接，所述换能器底部安装变幅杆(33)，所述变幅杆(33)末端安装冲击头(32)，通过第一液压缸(5)使冲击头(32)与传递桩(4)高副接触，通过同步装置使冲击头(32)绕传递桩(4)圆心转动。4.根据权利要求3所述的激光冲击波和超声冲击波实时耦合强化装置，其特征在于，设所述冲击头(32)与工件(1)表面之间初始夹角为α1，冲击头(32)与工件(1)表面之间终止夹角为αn，冲击头(32)在初始夹角与终止夹角之间冲击n次，在超声冲击装置工作△T时间后，所述控制系统控制所述激光装置进行激光冲击，其中△T表达式为：其中：S为两个所述传递桩(4)的中心距；αi为第i次冲击时所述冲击头(32)与工件(1)表面之间夹角，1＜i≤n；R为所述传递桩(4)；L为超声冲击装置的总长度；VL为激光冲击波在工件(1)中的传播速度；VU1为超声冲击波在工件内部和传递桩中的传播速度；VU2为超声冲击波在变幅杆和振动头中的传播速度。2CN112899467A权利要求书2/2页5.根据权利要求4所述的激光冲击波和超声冲击波实时耦合强化装置，其特征在于，所设冲击头旋转角速度ω的表达式为：6.根据权利要求1所述的激光冲击波和超声冲击波实时耦合强化装置，其特征在于，所述传递桩(4)的材质与工件(1)相同或近似，用于避免超声冲击波在传播过程中发生折射。7.根据权利要求2所述的激光冲击波和超声冲击波实时耦合强化装置，其特征在于，