[实用新型]夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置

说明书

本实用新型涉及夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，工业机器人上安装夹具，水泵的进水口连通至蒸馏水箱，出水口连通至电磁多路控制阀的进口；夹具包括底座和载座，载座上设有用于定位工件的纳置槽，纳置槽旁的载座的前后立板上安装有盖体，柱状腔体旋转支撑于前后盖体上，柱状腔体内沿径向设有多个隔板将内腔分隔为多个进水道，柱状腔体上连接有与对应进水道连通的进水接头，柱状腔体上设有水帘喷嘴组件，水帘喷嘴组件上分布有多个喷水口，喷水口分别与对应进水道连通，一喷水口经一进水道与一进水接头形成一喷水通路，多个进水接头均连通至电磁多路控制阀的出口；电机与柱状腔体驱动连接。水束随光斑而动，调节喷射水约束层厚度和角度。

技术领域

本实用新型涉及一种夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，属于激光冲击波表面强化技术领域。

背景技术

自激光诞生以来，短短数十年已在全球范围内广泛应用。作为有望替代传统机械喷丸的研究热点，激光冲击强化的原理是将高能量激光束透过约束层作用于工件表面的吸收层，使之在靠近约束层一侧吸收层形成等离子体；在约束层的约束下，对待加工工件表产生高强度的冲击波压力，峰值压力达GPa级，在工件表层形成细小的晶粒组织，且使表面形成残余压应力，以达到细晶强化，减少疲劳裂纹的效果。目前实验中常用的能量吸收层主要是黑胶带、铝箔纸，而约束层常用去离子蒸馏水、玻璃。

研究发现，刚性约束层的冲击效果明显好于柔性约束，但刚性约束层在激光的作用下，在其内部形成一定的残余应力；当残余应力大于刚性约束层的抗拉强度时，玻璃会破裂，需要经常性的及时更换，影响实验效率，且使成本增加。除此之外，若待加工工件表面高低不平，刚性约束层与工件贴合不紧密，也会影响冲击的效果，因此多采用柔性蒸馏水作为约束层。实验中发现：1)原喷射水约束层装置水喷头垂直于工件表面且与激光照射同方向喷射水柱，冲击过程中调节喷头位置未优化，导致水约束层薄厚不均、与激光束产生干涉、某些时刻待加工工件表面无水约束层，造成吸收层烧蚀或冲击效果不佳的现象；2)激光冲击强化是单点逐个进行，而加工区域水约束层大面积覆盖，造成了不必要的水资源浪费，增加了加工成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，特点是：激光器的一侧布置工业机器人，工业机器人上安装夹具，可驱动夹具上的工件朝向激光器的光路，夹具下方设有蒸馏水收集水箱，蒸馏水收集水箱经蒸馏过滤器与蒸馏水箱连通，水泵的进水口连通至蒸馏水箱，出水口连通至电磁多路控制阀的进口；

所述夹具包含与法兰座连接的底座以及与底座固定的载座，载座上设有用于定位工件的纳置槽，纳置槽旁的载座的前后立板上安装有盖体，柱状腔体旋转自如地支撑于前后盖体上，柱状腔体内沿径向设有多个隔板将内腔分隔为多个进水道，柱状腔体上连接有与对应进水道连通的进水接头，柱状腔体上设有水帘喷嘴组件，水帘喷嘴组件上分布有多个喷水口，喷水口分别与对应进水道连通，一喷水口经一进水道与一进水接头形成一喷水通路，多个进水接头均连通至电磁多路控制阀的出口；电机与柱状腔体驱动连接，可驱动其转动。

进一步地，上述的夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，其中，帘状喷嘴组件上均匀间隔分布有九个25×15mm的矩形喷水口。

进一步地，上述的夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，其中，工件的外侧配置一夹紧片，锁紧螺栓穿过夹紧片旋接于载座上，调节锁紧螺栓将夹紧片压向工件，使工件锁紧于纳置槽中。

进一步地，上述的夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，其中，水帘喷嘴组件与柱状腔体焊接为一体，柱状腔体的轴向与工件相平行。

进一步地，上述的夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，其中，控制系统与激光器、工业机器人、水泵、电磁多路控制阀及电机控制连接。