一种激光冲击强化双通道激光传输快速切换装置的制作方法

文档序号:11817326阅读:224来源:国知局

本实用新型属于激光冲击强化应用技术领域,特别涉及一种激光冲击强化双通道激光传输快速切换装置。



背景技术:

激光冲击强化加工的零件基本上都是已经完成机械加工的最终形态,很多零件在激光冲击强化加工时需要控制强化后的变形,例如发动机叶片等。通常有激光冲击强化加工变形控制要求的零件,都是选择具有双路激光输出的激光冲击强化设备采用双面对称冲击加工。双路激光输出的激光冲击强化设备的双路传输冲击光路通常是手型对称设计,加工过程两束激光经过对称的冲击光路传输冲击零件两个表面的对称点。这种双面对冲的激光冲击强化加工,可以保证零件加工过程两个对称表面保持对称的残余压应力分布,所以加工后零件的应力变形最小。

但是采用双路激光输出的激光冲击强化设备,会遇到两个问题,一是激光器成本增加,双路输出激光器有3种形式,其一是两台协同工作的输出激光参数一致的激光器;其二是一台具有两路并联激光放大器输出的激光器;其三是一台单路脉冲能量更高激光器,通过分光输出两路激光。这三种方式都会导致输出脉冲激光参数相同的条件下,激光器的制造成本比单路激光器更高。二是双路输出激光器的使用维护成本会增加,上述的三种形式的双路输出激光器,与单路输出激光参数一致的激光器相比,使用维护成本的增加也是显而易见的。



技术实现要素:

为了克服上述现有技术的缺点,本实用新型的目的在于提供一种激光冲击强化双通道激光传输快速切换装置,在激光冲击强化加工过程中,使用只有一路激光输出的激光冲击强化加工设备,控制激光束在两个传输光路上快速切换,实现双面交替对称冲击加工。

为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是:

一种激光冲击强化双通道激光传输快速切换装置,包括1/2波片一2、1/2波片二9、S光偏振片一4和S光偏振片二7,其中:

S光偏振片一4布置在激光器输出的S偏振激光束1上;

1/2波片一2位于S光偏振片一4的前级,切入或切出S偏振激光束1;

S光偏振片二7布置在S光偏振片一4的反射光路上;

1/2波片二9布置在S光偏振片二7反射光路上。

所述1/2波片一2连接一个驱动结构,在驱动结构的带动下,垂直地切入或者切出S偏振激光束1。切入切出动作可设置为固定频率。

所述S偏振激光束1以布儒斯特角入射至S光偏振片一4。

激光冲击强化加工过程由于激光等离子体的剧烈爆炸,会产生高速喷溅的烟雾污染,这一特性迫使激光冲击强化加工都是长焦距(F≥500mm)应用,所以这就对冲击光路的激光束传输指向稳定性提出了很高的要求。如果采用驱动全反射镜的方式来切换光路,切换速度与机械驱动装置重的复定位精度就是一个此消彼长的难题,很难保障激光束满足快速切换的同时保证光束指向稳定性。本实用新型的光路切换设计的特点是激光束的光路切换只需一个快速切入、切出的1/2波片,其他的光学件都是固定不动的,所以对于冲击光路传输通道,激光束的光束指向稳定性不变。对于冲击光路传输通道二,只有一个垂直激光束切入的1/2波片会对光束指向稳定性产生影响。1/2波片的通光口径都比透射激光束的截面要大,所以驱动1/2波片切入切出的机械装置的重复定位精度就可以放大(取决于1/2波片通光口径与激光束截面的数值差),加上1/2波片的厚度非常薄的透射光学件,放大重复定位精度几乎不改变光束指向稳定性,这样就可以采用简单可靠的运动装置(例如电磁铁、气缸等)来驱动1/2波片的高速切入切出。

与现有技术相比,本实用新型双通道激光输出快速切换装置针对双面对称冲击的激光冲击强化加工需求,利用一台线偏振激光输出的单路激光器,可以在双面对称冲击的激光传输通道快速切换,实现零件的两个表面对称点快速交替对冲,满足零件激光冲击强化加工的变形控制需求。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。

如图1所示,一种激光冲击强化双通道激光传输快速切换装置,包括1/2波片一2、1/2波片二9、S光偏振片一4和S光偏振片二7,其中:

S光偏振片一4布置在激光器输出的S偏振激光束1上;

1/2波片一2位于S光偏振片一4的前级,1/2波片一2连接一个驱动结构,在驱动结构的带动下,垂直地切入或者切出S偏振激光束1。驱动结构可以是电磁铁、气缸等装置,切入切出动作可设置为固定频率。

S光偏振片二7布置在S光偏振片一4的反射光路上;

1/2波片二9布置在S光偏振片二7反射光路上。

本实用新型的原理是:

当1/2波片一2切出S偏振激光束1时,S偏振激光束1以布儒斯特角直接入射至S光偏振片一4,被无损检偏透射进入双面对冲激光传输通道一5,并保持S偏振态。

当1/2波片一2切入S偏振激光束1时,S偏振激光束1经过1/2波片一2,转变成P偏振激光束,被S光偏振片一4检偏全反射,得到一次反射P偏振激光束6,一次反射P偏振激光束6传输到S光偏振片二7,再被S光偏振片二7检偏全反射,得到二次反射P偏振激光束8,二次反射P偏振激光束8再经过1/2波片二9的透射,变回S偏振激光束,进入双面对冲激光传输通道二10。当1/2波片一2在S偏振激光束1上执行切入切出变化,由S光偏振片一4区分两种偏振态的激光束,可分别进入激光冲击强化双面对称冲击的一个激光传输通道。一束脉冲激光在两个输出光路上既能快速切换,同时又能保证两路输出激光束的指向稳定性。

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