[发明专利]一种测量板材激光冲击高速成形中碰撞过程的装置及方法

权利要求书

1.一种测量板材激光冲击高速成形中碰撞过程的装置，其特征在于该装置包括激光成形系统和测量系统；所述激光成形系统包括光学玻璃（3）、激光器（4）、吸收层（5）、金属薄板（6）、金属圆棒（14）、阻隔薄膜（15）、绝缘纸（16）、凹模（17）、两个左右对称设置的垫块（1）、螺栓（2）及压板（7）；所述阻隔薄膜（15）包裹在所述金属圆棒（14）圆周面上，所述金属圆棒（14）与所述凹模（17）的圆孔过盈配合，所述绝缘纸（16）的中部区域开有直径与所述凹模（17）开口直径相等的孔，所述绝缘纸（16）放在所述凹模（17）上，所述金属薄板（6）放置在所述绝缘纸（16）上，所述金属薄板（6）的上端面涂覆所述吸收层（5），所述光学玻璃（3）放置在所述吸收层（5）上，所述垫块（1）放置在所述凹模（17）上，所述螺栓（2）穿过所述压板（7）与所述凹模（17）上螺纹孔连接，所述压板（7）一端放置在所述垫块（1）上，所述压板（7）另一端放置在所述光学玻璃（3）上，所述螺栓（2）通过所述的压板（7）将所述光学玻璃（3）、吸收层（5）、金属薄板（6）、绝缘纸（16）固定在所述的凹模（17）上；所述激光器（4）位于所述光学玻璃（3）上方，所述激光器（4）产生的脉冲激光穿过所述的光学玻璃（3）辐照在所述吸收层（5）上；所述测量系统包括金属薄板（6）、导线（8）、开关（9）、电源（10）、定值电阻（11）、数据采集记录仪（12）、计算机（13）及金属圆棒（14）；所述导线（8）依次将所述金属薄板（6）、开关（9）、电源（10）、定值电阻（11）和金属圆棒（14）连接起来，所述定值电阻（11）两端通过导线并联着所述数据采集记录仪（12），所述数据采集记录仪（12）通过导线连接着所述计算机（13）。

2.如权利要求1所述的一种测量板材激光冲击高速成形中碰撞过程的装置的测量方法，其特征在于该方法具体步骤如下：

（1）安装完成所述激光成形系统和连接好所述测量系统，接通产生所述激光器（4）的激光器电源，合上所述测量系统中的所述开关（9）；

（2）所述激光器（4）穿过所述光学玻璃（3）辐照在所述吸收层（5）上，所述吸收层（5）上的材料瞬间被电离成高温高压等离子体，高温高压等离子体扩散形成的高压冲击波作用在所述金属薄板（6）上，所述金属薄板（6）在高压冲击波作用下高速向凹模（17）的模腔内运动；

（3）所述金属薄板（6）中心区域下移速度最快，最先到达所述凹模（17）的底部并与所述金属圆棒（14）碰撞，此时测量回路导通，所述金属薄板（6）的高速运动的中心区域与所述金属圆棒（14）碰撞后弹起跳起，此时测量回路断路；随后反弹的材料的动能逐渐转化为存储的弹性能和塑性功，反弹的区域跳至最高点时，材料不再向上运动，而是在弹性能释放的作用下，中心区域再次向下运动并与所述金属圆棒（14）碰撞，测量回路再导通；随后在反弹跳起再下降碰撞，直至所述金属薄板（6）从冲击波中所获的动能消耗完；所述数据采集记录仪（12）采集到测量回路导通时的电压信号存储在所述计算机（13）；其中电压脉冲信号的个数就是所述金属薄板（6）与所述金属圆棒（14）碰撞的次数，电压脉冲的宽度就是碰撞接触时间；

（4）断开产生所述激光器（4）的电路，断开所述测量系统中所述开关（9），完成对成形过程中碰撞过程的测量。