[发明专利]一种水下激光空化强化轴套的装置及其强化方法

权利要求书

1.一种水下激光空化强化轴套的装置，包括激光发生系统和工件加工系统，其特征在于，所述工件加工系统包括加工池23，所述加工池23内设有基座(10)和工作台(12)，所述基座(10)内设有二维导轨，所述工作台(12)在二维导轨的作用下整体调节定位；所述工作台(12)下端设有第一升降台(11)，所述第一升降台(11)用来带动所述工作台(12)整体上下运动，所述工作台(12)上端台面上设有第二升降台(13)，所述第二升降台(13)侧面安装有传动箱(14)，所述传动箱(14)上方依次安装有三爪卡盘手柄(16)和三爪卡盘(15)，所述第二升降台(13)用来带动所述传动箱(14)、所述三爪卡盘手柄(16)和所述三爪卡盘(15)整体上下运动；所述激光加工头(8)是一个长方体装置，内部依次由锥透镜(81)、凸透镜(83)、和反射镜(85)组成；长方体的四个侧面均有一个与窗口镜(86)等高的窗口镜(84)，所述窗口镜(84)材料为K9玻璃，表面贴有一层增透膜；所述的反射镜(85)是一个四棱锥，四个反射面与底面夹角为

2.根据权利要求1所述的一种水下激光空化强化轴套的装置，其特征在于，所述第一升降台(11)、所述工作台(12)、所述第二升降台(13)和所述传动箱(14)均与控制器(9)连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种水下激光空化强化轴套的装置，其特征在于，还包括蓄水池(20)、第一电泵(19)和第二电泵(21)，所述第一电泵(19)与加工池(23)的出水口(18)以及蓄水池(20)相连；所述第二电泵(21)与加工池(23)的进水口(22)以及蓄水池(20)相连。

4.根据权利要求3所述的一种水下激光空化强化轴套的装置，其特征在于，所述激光发生系统依次由高功率脉冲激光发生装置(2)、扩束装置(3)、全反镜(7)和激光加工头(8)连接而成。

5.根据权利要求4所述的一种水下激光空化强化轴套的装置，其特征在于，所述高功率脉冲激光发生装置(2)、所述第一电泵(19)和所述第二电泵(21)均与计算机(1)连接。

6.一种水下激光空化强化轴套的方法，包含以下步骤：

A.预处理轴套工件：用无水乙醇清洗轴套工件表面，去除表面油污；

B.轴套工件的定位夹紧：用三爪卡盘将预处理过的工件夹紧，使工件在加工过程中不出现松动；

C.通过调节工作台使激光加工头位于轴套工件的正上方，调节第二升降台使传动箱位于第二升降台的最低端，调节第一升降台使激光聚焦点所在平面与工件的上边缘所在平面重合；

D.向加工池中注入水溶液至水面超过轴套工件上表面；

E.打开高功率脉冲激光发生装置，通过计算机调节入射激光的参数，诱导产生空泡，同时控制传动箱和第二升降台，使整个工件螺旋式上升、下降对轴套进行空化强化；

F.关闭所有装置，将经过处理的轴套工件取下，用无水乙醇将内壁清洗干净。

7.根据权利要求6所述的一种水下激光空化强化轴套的方法，其特征在于，向加工池中注入水溶液超出轴套工件上表面的高度为1.5倍轴套工件的高度。

8.根据权利要求6或7所述的一种水下激光空化强化轴套的方法，其特征在于，第二升降台上轴套工件的上升速度为传动箱控制转速为280～320mm/min，上升一个轴套工件高度后，第二升降台上轴套工件开始下降，下降速度为每次改变竖直加工方向之前，工件保持高度不变顺时针旋转然后继续加工如此循环直至完成整个轴套内壁的加工；其中，I为轴套工件的内径，单位为毫米。

9.根据权利要求6或7所述的一种水下激光空化强化轴套的方法，其特征在于，高功率脉冲激光发生装置的激光参数：激光波长1064nm，激光能量200mJ，光斑直径5mm，脉冲宽度8ns，频率10Hz。