基于导光臂激光传导类的激光冲击强化柔性光路系统

2020-06-11 10:30:00

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导光臂激光传导类的激光冲击波技术是提高材料表面性能的有效手段之一，目前激光冲击装备多采用光路系统固定,通过工件相对运动实现冲击点位置的变化,其工件夹持系统多采用机械手结构,很难适应于大型复杂结构零件的冲击强化。针对这一问题,现提出了基于导光臂的激光冲击强化柔性光路技术方案,主要工作如下:

　　首先,阐述激光冲击波原理与技术现状的基础上,开展基于导光臂的激光冲击强化柔性光路系统方案设计与优化,并进行关键技术问题分析。提出了针对大型复杂零部件的激光冲击强化柔性光路系统技术方案,该方案采用工件作宏观平面运动,实现冲击区域的调整,通过基于导光臂的柔性光路传输系统实现激光束冲击点位置及空间姿态的在线调控,形成激光冲击强化轨迹和冲击方向,完成对大型复杂结构零件的冲击强化。在此基础上分析了其中的关键技术问题:导光臂的柔性光路传输系统、工件夹持系统、冲击轨迹和冲击方向优化、随动约束层系统、吸收层系统、控制系统、检测监控系统等。

　　其次,系统的开展基于导光臂方案的柔性光路传输系统研发。根据大型复杂零件的结构特点和强化需求,提出了三种导光臂方案,并进行了具体的导光臂结构研发及优化,重点结构在于导光臂关节运动部位、镜片的冷却以及安全防护部位。再次,进行了约束层及吸收层系统的方案探索。对比分析研究了现有约束层、吸收层系统技术方案,提出了针对激光束与冲击作用点变化,实现约束层随动的随动约束层系统方案,以及能够满足连续冲击需求的吸收层系统方案。

　　最后,以变桨轴承为对象,进行了基于导光臂的激光冲击强化柔性光路系统的实践。针对变桨轴承的服役工况和冲击强化需求,重点开展了变桨轴承专用夹持系统研发,并进行了导光臂和工件的运动规划,优化出变桨轴承冲击轨迹和方向,实现了基于导光臂柔性光路传输系统的冲击轨迹优化和激光束空间姿态与作用点的调控。

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