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[发明专利]一种激光方形光斑边缘能量密度调控的整形镜及方法-CN201710003699.0在审
发明人：车志刚;巩水利;邹世坤;曹子文;吴俊峰 -专利权人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所
申请日： 2017-01-04 - 公布日： 2018-08-07 - 主分类号： C21D10/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种激光方形光斑边缘能量密度调控的整形镜及方法，整形镜具有圆片形基体，整形镜的底面为平面，所述整形镜的上表面是由四个形状相同的平面组成的四棱锥，四棱锥的四个棱锥面的棱边为圆锥面。激光经整形镜后，由于四个面的折射作用，被分解成四个扇形面和四个圆锥面，由棱透镜单独实现的效果变成棱透镜+圆锥透镜综合作用来实现边界效应的弱化。本发明可以实现方形光斑能量密度由平顶分布改为边缘能量斜坡形分布，降低了方形光斑边缘能量密度，从而保持了搭接的方形光斑冲击区域的搭接区与非搭接区冲击强度的一致性，保证了整个冲击区域的强度均匀性。
整形镜方形光斑边缘能量透镜激光冲击区域密度调控搭接区四棱锥圆锥面棱锥强度均匀性边界效应圆锥透镜折射作用综合作用扇形面上表面斜坡形圆片形搭接底面棱边平顶与非弱化分解保证

[发明专利]激光冲击处理水约束层辅助调控装置和方法-CN201511028092.5有效
发明人：车志刚;巩水利;邹世坤;曹子文;吴俊峰 -专利权人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所
申请日： 2015-12-30 - 公布日： 2017-09-29 - 主分类号： C21D1/09 文献下载
摘要：本发明提供了一种激光冲击处理水约束层辅助调控装置和方法，该激光冲击处理水约束层辅助调控装置包括水约束层辅助调控装置、喷水管和激光发射单元，水约束层辅助调控装置含有缺口部，该激光发射单元的发射方向朝向缺口部，当水约束层辅助调控装置的缺口部30位于待加工构件的外表面的外侧时，喷水管喷出的水能够进入缺口部并在待加工构件的外表面形成水层，缺口部能够对该水层形成约束，该激光发射单元发射的激光能够穿过缺口部和该水层冲击待加工构件的外表面。设置水约束层辅助调控装置，能够对喷水管喷出的水形成约束，从而在待加工构件的外表面形成厚度均匀、水流平稳的水层，从而达到提高激光冲击处理效果的目的。
激光冲击处理约束辅助调控装置方法

[发明专利]一种激光冲击强化薄壁结构的防层裂方法及装置-CN201510971593.0有效
发明人：邹世坤;吴俊峰;巩水利;曹子文;车志刚 -专利权人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所
申请日： 2015-12-22 - 公布日： 2017-06-16 - 主分类号： C21D10/00 文献下载
摘要：本发明提供了一种激光冲击强化薄壁结构的防层裂方法及装置，涉及激光冲击强化领域。该装置包括调Q脉冲激光器、含通孔窗口、光束整形系统、六自由度机械手、夹具、第一喷嘴以及多层吸波层结构；六自由度机械手连接夹具，夹具的下端夹住一待冲击强化的薄壁结构；调Q脉冲激光器发射激光束，使得激光束穿过含通孔窗口到达光束整形系统；光束整形系统将圆形光斑激光束转换为条状矩形光斑或椭圆形光斑，并照射薄壁结构的正面；在薄壁结构的正面还设置有铝箔吸收层；第一喷嘴设置于薄壁结构的正面处，以提供连续的水约束层；多层吸波层结构设置于薄壁结构的背面。本发明能够解决在激光冲击强化薄壁结构时，容易造成薄壁结构背面发生层裂现象的问题。
一种激光冲击强化薄壁结构防层裂方法装置

[发明专利]薄板焊接结构的激光冲击强化方法-CN201510993564.4有效
发明人： 曹子文 -专利权人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所
申请日： 2015-12-25 - 公布日： 2017-04-05 - 主分类号： B23K26/00 文献下载
摘要：本发明为一种薄板焊接结构的激光冲击强化方法，将薄板焊接结构的焊接接头沿焊缝长度方向从焊缝一端至焊缝另一端等分为若干强化区域，先对第一个强化区域的正反面依次强化，然后依次完成剩余强化区域的正反面强化，直至完成整条焊缝区域强化；每个强化区域上的光斑行进路径构成相应的强化线，各强化线呈垂直于焊缝方向，扫描完成一条强化线后光斑向焊缝长度方向偏移形成下一条强化线，直至完成该强化区域的激光冲击强化；每个强化区域上形成有多条垂直于焊缝且相互搭接的强化线。本发明是针对大尺寸薄板焊接结构的焊接接头采用的分区强化方式，能够减小了焊接结构变形，弱化因变形导致的先强化表面残余压应力衰减程度。
薄板焊接结构激光冲击强化方法

[发明专利]一种激光冲击强化金属零件表面的功率密度补偿方法-CN201510789712.0在审
发明人：邹世坤;吴俊峰;巩水利;曹子文;车志刚 -专利权人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所
申请日： 2015-11-17 - 公布日： 2016-05-18 - 主分类号： C21D10/00 文献下载
摘要：本发明是一种激光冲击强化金属零件表面的功率密度补偿方法，本发明技术方案是在不改变激光光斑形状，光线传输中心线的要求下，提出一种利用单个柱面镜或者柱面镜组合的方式，通过对激光作用延伸方向进行预压缩的方式，实现倾斜入射作用区域等同于垂直入射的一种功率密度补偿方案，获得比常规补偿方法更灵活、不改变光斑形状的处理方法，对激光冲处理工艺等具有很好的参考价值，适用性广。
一种激光冲击强化金属零件表面功率密度补偿方法

[发明专利]一种激光冲击强化方法及装置-CN201410539316.8有效
发明人：邹世坤;曹子文;巩水利;车志刚 -专利权人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所
申请日： 2014-10-13 - 公布日： 2015-02-18 - 主分类号： C21D10/00 文献下载
摘要：本发明提供了一种激光冲击强化方法及装置，方法包括将激光器输出的偏振光转化为与约束层入射面平行的线偏振光；将所述的线偏振光的入射方向与待强化工件的夹角设置为30°～45°的范围对工件进行激光冲击强化。本发明提高了激光冲击强化能量利用效率，减少激光反射对待强化零件的损失，可实现零反射或者反射系数很小，有效解决激光冲击强化过程中不能采用大倾角激光冲击强化的问题。
一种激光冲击强化方法装置

[发明专利]一种外加强电场的激光冲击强化方法及装置-CN201410142759.3无效
发明人：邹世坤;宋巍;车志刚;许海鹰;曹子文 -专利权人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所
申请日： 2014-04-10 - 公布日： 2014-07-09 - 主分类号： C21D10/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种外加强电场的激光冲击强化方法，其步骤为：提供外加强电场的激光冲击强化装置，所述外加强电场的激光冲击强化装置包括大功率调Q激光冲击强化电源、调Q高脉冲能量激光器、高压电源、联接所述高压电源高压端A的铜极板、自动喷水装置、工作台、6轴机械手，所述大功率调Q激光冲击强化电源内置DSP控制系统实现加强电场与激光冲击强化时序的控制，所述铜极板中心开有通光孔保证激光通过，工件通过高压导线与所述高压电源的低压端B联接，通过调整高压电源的电压、工件与电极的间距，实现激光冲击强化区域存在10万伏/米～300万伏/米的强电场，并在激光出光前进行加载，以影响激光冲击强化过程等离子体激发和受约束状态，提高激光冲击强化效率和效果。
一种外加电场激光冲击强化方法装置

[发明专利]环形激光冲击强化紧固孔的装置和方法-CN201310397715.0有效
发明人： 曹子文;巩水利;毛智勇;车志刚;邹世坤 -专利权人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所
申请日： 2013-09-04 - 公布日： 2014-01-01 - 主分类号： C21D10/00 文献下载
摘要：本发明为一种环形激光冲击强化紧固孔的装置和方法，该装置设置在设有紧固孔的激光冲击强化对象上方；包括有由上至下依次顺序同轴设置的带中心孔的内凹锥透镜、带中心孔的聚焦透镜、外凸锥透镜和聚焦透镜；各透镜设置在光学镜片调整架上；各透镜与紧固孔同轴设置；直径大于内凹锥透镜中心孔孔径的圆形激光束由内凹锥透镜上方轴向射入。本发明能够将圆形激光束空间分离后再耦合形成新的环形激光束，并实现该新的环形激光束的空间能量分布调节，使其可承受的激光功率密度提高，通过该环形激光束冲击强化调控紧固孔端周围的残余应力分布，从而进一步提高紧固孔的疲劳性能。本发明提高了激光脉冲能量的利用率，操作简单，便于推广使用。
环形激光冲击强化紧固装置方法

[发明专利]一种环形激光束的能量调控装置-CN201310239282.6无效
发明人： 曹子文;巩水利;邹世坤;车志刚 -专利权人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所
申请日： 2013-06-17 - 公布日： 2013-10-02 - 主分类号： G02B27/09 文献下载
摘要：本发明涉及一种环形激光束的能量调控装置，该装置利用分光镜将入射圆形激光束分解成为两束激光束，其中一束激光通过旋光片使其偏振方向旋转90度，两束激光束分别依次通过顶角大小相等的内锥面透镜和外锥面透镜，产生两个环形激光束，两个环形激光束经过偏振片形成一个同光轴且相互叠加的耦合环形激光束。在该装置中通过全反射镜调节两个环形激光束到达偏振片的光程，使两个环形激光束到达偏振片的光程相等或不等。当光程相等时，可通过内锥面透镜和外锥面透镜之间距离的变化调节耦合环形激光束的能量分布；当光程不相等时，可通过光程差的变化调节耦合环形激光束的脉冲宽度。
一种环形激光束能量调控装置

[发明专利]一种用于激光加工冲击的水/光同轴装置-CN201110377120.X有效
发明人：邹世坤;车志刚;曹子文 -专利权人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所
申请日： 2011-11-22 - 公布日： 2012-06-20 - 主分类号： C21D1/09 文献下载
摘要：本发明是一种用于激光加工冲击的水/光同轴装置，其特征在于：在倍频YAG激光垂直通过的透镜外套装一个锥形喷嘴，在锥形喷嘴的侧面加工一个去离子水输入孔，锥形喷嘴的下端敞孔与透镜保持同轴以通过倍频YAG激光束和稳定的去离子水柱，透镜为聚焦镜，透镜焦距为喷嘴的长度的1.2～2倍。本发明提出水/光同轴的喷嘴，利用倍频YAG激光直接通过水喷嘴实现激光冲击处理，对空间狭小或者表面不平整的工件适用性强，并能实现高频率的激光冲击处理工艺，对激光冲处理工艺等具有很好的参考价值，适用性广。
一种用于激光加工冲击同轴装置

[发明专利]一种利用柱面镜进行激光倾斜入射的能量补偿方法-CN201110389830.4无效
发明人：邹世坤;曹子文;车志刚 -专利权人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所
申请日： 2011-11-25 - 公布日： 2012-06-13 - 主分类号： B23K26/00 文献下载
摘要：本发明是一种利用柱面镜进行激光倾斜入射的能量补偿方法，本发明技术方案是在不改变激光光斑形状的要求下，提出一种利用单个柱面镜或者柱面镜组合的方式，通过对激光作用延伸方向进行预压缩的方式，实现倾斜入射作用区域等同于垂直入射的一种能量补偿方案，获得比常规补偿方法更灵活、不改变光斑形状的处理方法，对激光冲处理工艺等具有很好的参考价值，适用性广。
一种利用柱面进行激光倾斜入射能量补偿方法

[发明专利]一种激光冲击强化区边缘的过渡处理方法-CN201110377117.8无效
发明人： 曹子文;邹世坤;车志刚;许海鹰 -专利权人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所
申请日： 2011-11-22 - 公布日： 2012-04-11 - 主分类号： C21D1/09 文献下载
摘要：本发明是一种激光冲击强化区边缘的过渡处理方法，其特征在于：从激光冲击强化区的边缘开始，对边缘的外侧区域用激光过渡光斑进行过渡处理，激光过渡光斑相对于作用在激光冲击强化区的激光强化光斑来说，其功率密度随与边缘的距离增加而减小。与现有技术相比，发明技术技术方案使激光冲击强化边缘区塑性变形及残余应力过渡均匀，可以使拉应力再分布，而使冲击区外围表面拉应力降至最低，甚至没有表面拉应力。
一种激光冲击强化边缘过渡处理方法

[发明专利]一种激光冲击处理的防层裂结构-CN200910000330.X无效
发明人：邹世坤;曹子文 -专利权人：中国航空工业第一集团公司北京航空制造工程研究所
申请日： 2009-01-06 - 公布日： 2009-05-27 - 主分类号： B23K26/00 文献下载
摘要：本发明是一种激光冲击处埋的防层裂结构，金属靶材的材料是钛合金、铝合金或不锈钢，其特征在于：在金属靶材的背面贴覆一层与金属靶材材料声阻接近的材料做的保护层，厚度是0.2mm～0.5mm的单层或多层铝箔胶带；当反射区的吸波层产生剥离并且与下次强化区域重叠50％时，需要更换吸波层。本发明技术方案对激光冲击处理薄壁结构、或者厚截面但接近内壁等部位具有很好的效果。
一种激光冲击处理防层裂结构

[发明专利]一种金属表面的短脉冲激光清洗方法-CN200810134880.6有效
发明人：邹世坤;陈俐;曹子文 -专利权人：中国航空工业第一集团公司北京航空制造工程研究所
申请日： 2008-08-06 - 公布日： 2008-12-31 - 主分类号： B23K26/36 文献下载
摘要：本发明是一种金属表面的短脉冲激光清洗方法，它是利用激光的散焦光斑辐照的圆形搭接方式对金属表面的待清洗位置进行大面积的清洗，其特征在于：(1)采用短脉冲激光进行清洗，激光脉冲宽度小于100ns，峰值功率密度100MW/cm²以上；(2)处理端面时，需要对端面及相邻的上下表面区域进行清洗，激光与板材上表面呈45°－60°的夹角入射，激光光斑一部分投影到端面，一部分投影到上表面，本发明主要针对钛合金、铝合金等焊前清洗表面薄薄一层氧化膜的要求，能够获得比常规激光清洗更高的表面质量，同时比酸洗更快的处理流程，适合激光加工的快速处理，对加工生产线的快速流程具有很好的参考价值，适用性广。
一种金属表面脉冲激光清洗方法

[发明专利]一种激光束整形五分透镜和四分透镜-CN200810089032.8有效
发明人： 曹子文;邹世坤 -专利权人：中国航空工业第一集团公司北京航空制造工程研究所
申请日： 2008-04-16 - 公布日： 2008-09-03 - 主分类号： G02B27/10 文献下载
摘要：本发明属于激光技术，涉及对激光束整形透镜的改进。它具有一个半径为R1、厚度为σ1的圆片形基体，其底面为平面，其特征在于，整形透镜的上表面是由A、B、C、D、E五个平面组成的四棱台，或者是由F、G、H、K四个平面组成的四棱锥。本发明不损失激光能量，承受的激光峰值功率密度高于3GW/cm²，成本低，便于推广使用。
一种激光束整形五分透镜