[发明专利]一种激光冲击液体约束层厚度控制系统

说明书

一种激光冲击液体约束层厚度控制系统，包括显示控制器，显示控制器控制激光器发出激光束，激光束作用在工件侧部的冲击面上；工件侧部的冲击面上依次设有幕布、水流幕布；幕布下端与压块固连，上端绕过旋转轮，由卷布轮旋转张紧，旋转轮与卷布轮都固定在上位水箱的下方；水流幕布通过上位水箱形成，上位水箱中存在一个浮子室，浮子室与上位水箱相通，浮子室内放置有浮子，在浮子室外侧对应放置一个浮子监测器，浮子监测器和显示控制器连接；本发明通过电机控制产生均匀可控厚度的液体约束层，然后通过液层厚度传感器传给显示控制器，从而更好地控制液体约束层的厚度。

技术领域

本发明涉及液体约束层的激光冲击强化技术领域，尤其涉及一种激光冲击液体约束层厚度控制系统。

背景技术

激光冲击强化(Laser shock processing,LSP)技术是一种先进的表面强化技术，其不仅可以引入超过1mm的残余压应力层，同时因各种工艺参数(如激光脉冲能量、光斑搭接率等)可精确调节设定，能实现对材料性能指标的精确控制，因此可以很好地解决传统表面强化技术存在的难题。

激光冲击强化的技术原理是短脉冲、高功率密度的脉冲激光透过透明约束层辐照在涂覆吸收保护层的材料表面，吸收保护层吸收激光能量并发生爆炸性气化蒸发，生成的高温高压等离子体继续吸收激光能量，进而产生高达数十GPa的高温高压等离子团，该等离子团在约束层的约束下发生爆炸，形成的高压冲击波向材料内部传播；由于冲击波的力效应，使材料表层发生塑性变形以及微观组织改变，并且产生的残余压应力深度远大于传统的表面改性技术，从而有效改善材料防应力腐蚀、耐磨损和抗疲劳等性能。

有研究表明，现阶段在激光冲击强化工艺中，水流是最佳的约束层，然而当水流被喷射在冲击面上时，水流的实际厚度不易控制，并且对于不同规格的样品，水流的厚度控制也有很大的难度；而且当冲击面为曲面时，水流的厚度就更难把控。

目前对控制液体约束层的厚度控制相关的文献较少，中国专利(申请号为20120581054.2，名称为一种控制液体约束层厚度的激光冲击方法及装置)公开了一种通过离心力控制水平约束层厚度的方法，但此装置的离心力不好控制，且对于不同形状的工件来说，离心力也不同，因此需要不断地去调整离心力。中国专利(申请号为202010938077.9，名称为一种金属板激光冲击的约束层调控装置及方法)公开了一种刚性约束系统来调控立式液体约束层的方法，但此系统对工件的尺寸要求要比较大，不适合频繁更换不同的工件，液体约束层的厚度不易控制。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供了一种激光冲击液体约束层厚度控制系统，通过电机控制产生均匀可控厚度的液体约束层，然后通过液层厚度传感器传给显示控制器，从而更好地控制液体约束层的厚度。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种激光冲击液体约束层厚度控制系统，包括显示控制器1，显示控制器1控制激光器2发出激光束3，激光束3作用在工件14侧部的冲击面上；工件14侧部的冲击面上依次设有幕布17、水流幕布16；

幕布17下端与压块15固连，上端绕过旋转轮18，由卷布轮19旋转张紧，旋转轮18与卷布轮19都固定在上位水箱8的下方；

水流幕布16通过上位水箱8形成，上位水箱8中存在一个浮子室5，浮子室5与上位水箱8相通，浮子室5内放置有浮子7，在浮子室5外侧对应放置一个浮子监测器6，浮子监测器6和显示控制器1连接。

所述的压块15沿滑轨20上下滑动，以适应不同大小的工件14，压块15通过两边的第三螺母21固定。

所述的上位水箱8中的去离子水流下后进入下位水箱13，之后由水泵11经水管10、调节阀9抽回上位水箱8中，在下位水箱13的出水口处设置过滤净化器12。

所述的水流幕布16外侧设有液层厚度传感器4，液层厚度传感器4和显示控制器1连接。