[发明专利]激光冲击强化固定光路的聚焦镜防止损伤装置和方法

说明书

本发明公开了一种激光冲击强化固定光路的聚焦镜防止损伤装置和方法，属于激光冲击强化领域，包括固定光路和设置在固定光路中的聚焦镜，固定光路的出口端接至保护筒的入光口，保护筒具有朝向固定管路出口端的出光口，所述保护筒在出光口与入口光之间的空间向外接通有压缩气体供给装置。本发明通过保护筒与压缩气体供给装置配合，压缩气体供给装置在保护筒内持续供给压缩气体使保护筒内形成气压，既能防止飞溅的水珠和涂层气化物进入保护内对聚焦镜造成冲击损伤或者粘附在聚焦镜上，又不会影响涂水层的稳定性。

技术领域

本发明涉及激光冲击强化技术领域，特别是涉及一种激光冲击强化固定光路的聚焦镜防止损伤装置和方法。

背景技术

激光冲击强化是一种利用激光聚焦诱导等离子体冲击波来提高材料性能的新型表面改性技术。聚焦镜对激光器产生的光源进行聚焦，提高能量密度。聚焦镜表面质量和寿命直接影响到激光冲击强化的质量，以及激光冲击强化设备的运行和维护成本，但是聚焦镜是激光冲击强化设备光路上光束汇聚的最后一块关键部件，离加工零件近，冲击强化零件时产生的飞溅水珠和涂层气化物对聚焦镜造成冲击损伤或者粘附在聚焦镜上，又或者由于激光入射角度选取不当导致反射光反射至聚焦镜上，均能造成聚焦镜的损伤从而导致聚焦镜寿命和激光冲击强化质量的下降。

现有技术是在聚焦镜前加气幕保护装置或停机进行聚焦镜拆卸更换，但均不能有效降低聚焦镜的损坏和更换频率，对飞溅的水珠和涂层气化物也不能加以长期且稳定的有效隔离，另外，还存在以下明显不足：一是气幕保护装置较大，安装拆卸麻烦；二是气幕保护装置的位置与聚焦镜位置有一定的干涉，不便于聚焦镜的拆卸更换。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种激光冲击强化固定光路的聚焦镜防止损伤装置，能够有效解决飞溅的水珠和涂层气化物、对聚焦镜损伤的问题。

本发明所采用的技术方案是：

一种激光冲击强化固定光路的聚焦镜防止损伤装置，包括固定光路和设置在固定光路中的聚焦镜，固定光路的出口端接至保护筒的入光口，保护筒具有朝向固定管路出口端的出光口，所述保护筒在出光口与入口光之间的空间向外接通有压缩气体供给装置。

作为本发明的进一步改进，所述保护筒的出光口处设置有距离传感器，固定光路配有入射角调整结构，所述距离传感器与入射角调整结构信号连接。

作为本发明的进一步改进，所述保护筒呈入光口大、出光口小的圆锥台状。

作为本发明的进一步改进，聚焦镜朝向固定光路出口端的表面覆盖有平面镜。

作为本发明的进一步改进，所述平面镜镀有增透膜。

作为本发明的进一步改进，所述保护筒的侧壁开设有侧孔，所述压缩气体供给装置包括压缩机和将压缩机、侧孔接通的连通管。

本发明还公开利用上述装置的防止损伤方法，其采用的技术方案是：

通过持续供给压缩气体的方式使保护筒内形成气压，从而防止飞溅的水珠和涂层气化物接触聚焦镜。

作为本发明方法的进一步改进，保护筒内形成气压为1.5～2倍大气压的压强。

作为本发明方法的进一步改进，通过实时检测出光口中心至待强化零件的距离来调整激光的入射角度。

作为本发明方法的进一步改进，激光入射角度α与防止反射光损伤聚焦镜的最小入射角α_min的关系为α≧α_min，其中R为出光口的孔径，h为出光口中心至待强化零件的距离。

本发明的有益效果是：本发明通过保护筒与压缩气体供给装置配合，压缩气体供给装置在保护筒内持续供给压缩气体使保护筒内形成气压，既能防止飞溅的水珠和涂层气化物进入保护内对聚焦镜造成冲击损伤或者粘附在聚焦镜上，又不会影响涂水层的稳定性。