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(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CN107142372A(43)申请公布日2017.09.08(21)申请号201710220224.7(22)申请日2017.04.06(71)申请人广东工业大学地址510062广东省广州市越秀区东风东路729号(72)发明人张永康卢轶郭双全张峥秦艳(74)专利代理机构广东广信君达律师事务所44329代理人杨晓松(51)Int.Cl.C21D10/00(2006.01)C21D11/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称针式激光喷丸装置(57)摘要本发明的目的在于提供一种针式激光喷丸装置,该装置主要包括依次连接的机械手、聚焦腔、针式导光管。其中聚焦腔由机械手夹持,以便于调整其运动姿态。聚焦腔由腔体、透镜组、气动微控单元组成。针式导光管连接于针式导光管前端,其由管腔、反射镜座,反射镜,导气端盖,聚焦镜组成。该装置可以自由的进入孔、齿轮齿根、整体叶盘叶片根部等狭窄部位进行喷丸,保证喷丸质量。CN107142372ACN107142372A权利要求书1/1页1.一种针式激光喷丸装置,包括依次连接的机械手、聚焦腔和针式导光管,其特征在于:所述机械手用于夹持所述聚焦腔;所述聚焦腔由腔体、透镜组和气动微控单元组成,所述腔体设有光纤入口和冷却气体入口,激光通过光纤入口进入腔体后经过所述透镜组调制成平行光束输出;所述气动微控单元设置与透镜组之间,其设有气控气体入口用于调节透镜间的距离以获取不同大小的光斑;所述腔体还连接安装有空心轴电机,所述针式导光管安装在空心轴电机上。2.如权利要求1所属的一种针式激光喷丸装置,其特征在于:所述针式导光管由管腔、反射镜座,反射镜,导气端盖和聚焦镜组成;反射镜安装在反射镜座上;反射镜座内设有气道便于冷却气流通过并保持反射镜两面的气压平衡;反射镜座通过连杆与导气端盖相连;导气端盖与管腔相连接;管腔的一端设有凹槽,聚焦镜安装在凹槽内,用于保护反射镜;导气端盖将气流引至聚焦镜表面,防止水溅射到聚焦镜上,影响出光质量,并保护聚焦镜由于水流和激光的共同作用而产生破裂。3.如权利要求1或2所属的一种针式激光喷丸装置,其特征在于,其还连接有激光能量补偿单元,所述激光能量补偿单元由谐振腔、前置放大器、一级放大器、二级放大器、分光镜、能量计和计算机组成。4.一种隐蔽面激光喷丸方法,其应用于如权利要求3所述的针式激光喷丸装置,其特征在于,该方法包括,通过计算机预读取隐蔽面的三维图形信息,计算模拟出激光扫描路径及入射角度,计算出实际处理表面的光斑尺寸及所需功率密度,当隐蔽面扭转角度过大,则将激光改为斜入射待处理表面,在待处理表面形成椭圆形光斑,此时同时通过气动微控单元调整透镜间的距离进一步缩小光斑,同时通过激光能量补偿单元保证光斑为椭圆时光斑内的激光功率密度与圆形光斑近似,机械手通过调整针式激光喷丸装置的位移来补偿缩小光斑带来的位置偏差。5.一种防止薄壁结构变形的激光喷丸方法,其应用于如权利要求3所述的针式激光喷丸装置,其特征在于,该方法包括,根据薄板受力和气化物扩散模型建立了薄板运动方程,推导出激光冲击波作用下薄板塑性变形量Xm:其中h为冲击区域材料厚度,Y为材料屈服强度,a为变形区域半径,P0为冲击波峰值压力,δ0为被激光气化的物质厚度;通过计算机预估薄壁件的变形量并根据冲击件几何模型优化激光冲击参数,进行冲击时,激光由谐振腔射出,经前置放大器、一级放大器和二级放大器射出,其中一小部分激光能量经分光镜反射至能量计,能量计将数据传输给计算机来计算射出的激光能量,计算机通过预制的激光功率变化规律不断控制前置放大器、一级放大器和二级放大器来调节激光能量,完成对变截面薄壁件的激光冲击。6.如权利要求5所述的一种防止薄壁结构变形的激光喷丸方法,其特征在于,在冲击区域的背面黏贴吸波片,来增加材料刚度并吸收反射波,阻止材料的过度变形。2CN107142372A说明书1/5页针式激光喷丸装置技术领域[0001]本发明涉及激光加工领域,特指一种可以对零件狭窄部位进行激光喷丸的针式激光喷丸装置,主要适用于孔、齿轮及整体叶盘的激光喷丸强化。[0002]发明背景[0003]随着航空航天事业的发展,对金属零件的强度变得要求越来高,利用强激光诱导冲击波来强化金属表面的新技术称为激光冲击强化技术(简称LSP),由于其表面强化效果好,自产生之日起就得到了广泛的关注和研究。1998年该技术被美国研发杂志评为全美100项最重要的先进技术之一;美国上世纪90年代后期开始的航空发动机高频疲劳研究计划中,将激光冲击强化技术列为工艺技术措施首位,2005年,研制激光冲击强化系统的MIC公司获美国国防制造最高成就奖,美国将该技术列为第四代战斗机发动机关键技术之一,足见