一种高效激光冲击清洗设备及其冲击清洗方法

本发明属于激光冲击领域，特别涉及一种激光冲击清洗设备及其冲击清洗方法。

背景技术：

1、激光冲击强化技术是利用强激光束产生的等离子冲击波，提高金属材料的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀能力的一种高新技术。它具有非接触、无热影响区、可控性强以及强化效果显著等突出优点。激光清洗技术是指采用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，从而达到洁净化的工艺过程。

2、目前工件表面保护层的去除基本上采用人工进行清洗，如果遇到大面积的保护层，会浪费大量的时间，同时拿下工件去除进行多次冲击的时候也会容易造成定位的偏差，导致激光多次冲击效果的不理想。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高效激光冲击清洗设备及其冲击清洗方法，通过一台设备就可以实现对工件喷漆、强化、清洗三道工序的一体化加工，极大提高激光冲击清洗的作业效率。

2、为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种高效激光冲击清洗设备，包括恒温箱、激光发射器、平面镜和分束器，所述激光发射器、所述平面镜和所述分束器依次光路连接在一起，所述恒温箱和所述分束器之间设置有第一反射镜、第一凸透镜、激光清洗头、第二反射镜和第二凸透镜，所述第一反射镜、所述第一凸透镜和所述激光清洗头光路连接，所述第二反射镜与所述第二凸透镜光路连接，所述恒温箱内设置有转盘夹具底座，所述转盘夹具底座通过连接轴承与运动基座转动副固定在一起，所述转盘夹具底座上安装有固定夹具，所述恒温箱箱壁上安装有黑漆管道和输水管道。

3、上述方案中，所述恒温箱内设置有加热器和温度测试计，所述恒温箱箱壁上连接有送风管道。

4、上述方案中，所述恒温箱内安装有纤维摄像机，每个所述固定夹具上设置有细微光源。

5、上述方案中，所述黑漆管道上安装有液压阀控制器，所述输水管道上安装有水泵，所述送风管道上安装有风机，所述运动基座上安装有运动控制器。

6、上述方案中，所述激光发射器、所述运动控制器、所述风机、所述液压阀控制器、所述水泵、所述纤维摄像机、所述加热器和所述温度测试计均与控制系统连接。

7、上述方案中，所述固定夹具的数量为三个，且相邻两个固定夹具之间的夹角为120度。

8、本发明还提供一种高效激光冲击清洗的方法，包括如下步骤：s1：激光冲击前，对工件进行抛光预处理，并将工件装夹于固定夹具上；s2：调节运动基座，对固定夹具上的工件进行喷漆作业；通过加热器对恒温箱进行升温加热，通过风机加快恒温箱内的空气流速，保证黑漆到达速干的目的；s3:喷漆结束后，转盘夹具底座旋转120度，固定夹具上的工件进入到第二凸透镜下方，开启水泵使冷却水循环，将水层均匀铺展在所述工件表面，进行激光冲击强化作业；s4：激光冲击强化完成后，转盘夹具底座旋转120度，固定夹具上的工件进入到激光清洗头下方，进行激光清洗作业；s5：通过显微摄像机进行图像采集，利用光波干涉原理进行表面粗糙度的测量；s7：控制系统分析得出是否达到清洗效果，并分析是否需要进行二次清洗；s8：根据实际需要若需要进行二次冲击则转盘夹具底座旋转120度，准备进行二次喷漆，否则取下工件。

9、本发明的有益效果：1.本发明将激光冲击强化工位与激光清洗工位集成在一起，通过转盘夹具底座旋转实现工件的移动；在激光冲击强化后对工件表面进行表面保护层的去除，既可以降低保护层去除的时间成本，又可以防止多次加工2次定位造成的形位误差，以推动激光冲击强化技术在生产制造过程中获得更加广泛的应用。2.本发明实现了“激光冲击-激光清洗-激光再冲击”过程的自动化，并且稳定性较高，较好的满足了工业制造要求，可广泛应用于各种零件的加工，对激光冲击强化技术的推广与应用具有十分重要的意义，其工业化应用前景广泛。

技术特征：

1.一种高效激光冲击清洗设备，包括恒温箱(19)、激光发射器(2)、平面镜(3)和分束器(4)，所述激光发射器(2)、所述平面镜(3)和所述分束器(4)依次光路连接在一起，其特征在于，所述恒温箱(19)和所述分束器(4)之间设置有第一反射镜、第一凸透镜(5-1)、激光清洗头(20)、第二反射镜和第二凸透镜(5-2)，所述第一反射镜、所述第一凸透镜(5-1)和所述激光清洗头(20)光路连接，所述第二反射镜与所述第二凸透镜(5-2)光路连接，所述恒温箱(19)内设置有转盘夹具底座(14)，所述转盘夹具底座(14)通过连接轴承(21)与运动基座(13)转动副固定在一起，所述转盘夹具底座(14)上安装有固定夹具(22)，所述恒温箱(19)箱壁上安装有黑漆管道(11-1)和输水管道(11-2)。

2.根据权利要求1所述的一种高效激光冲击清洗设备，其特征在于，所述恒温箱(19)内设置有加热器(15)和温度测试计(17)，所述恒温箱(19)箱壁上连接有送风管道(9)。

3.根据权利要求2所述的一种高效激光冲击清洗设备，其特征在于，所述恒温箱(19)内安装有纤维摄像机(6)，每个所述固定夹具(22)上设置有细微光源(23)。

4.根据权利要求3所述的一种高效激光冲击清洗设备，其特征在于，所述黑漆管道(11-1)上安装有液压阀控制器(12)，所述输水管道(11-2)上安装有水泵(18)，所述送风管道(9)上安装有风机(10)，所述运动基座(13)上安装有运动控制器(17)。

5.根据权利要求4所述的一种高效激光冲击清洗设备，其特征在于，所述激光发射器(2)、所述运动控制器(17)、所述风机(10)、所述液压阀控制器(12)、所述水泵(18)、所述纤维摄像机(6)、所述加热器(15)和所述温度测试计(17)均与控制系统(1)连接。

6.根据权利要求1所述的一种高效激光冲击清洗设备，其特征在于，所述固定夹具(22)的数量为三个，且相邻两个固定夹具之间的夹角为120度。

7.一种利用权利要求5所述的高效激光冲击清洗设备进行冲击清洗的方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种高效激光冲击清洗设备及其冲击清洗方法。包括恒温箱、激光发射器、平面镜和分束器，激光发射器、平面镜和分束器依次光路连接在一起，恒温箱和分束器之间设置有第一反射镜、第一凸透镜、激光清洗头、第二反射镜和第二凸透镜，第一反射镜、第一凸透镜和激光清洗头光路连接，第二反射镜与第二凸透镜光路连接，恒温箱内设置有转盘夹具底座，转盘夹具底座通过连接轴承与运动基座转动副固定在一起，转盘夹具底座上安装有固定夹具，恒温箱箱壁上安装有黑漆管道和输水管道。本发明通过一台设备同时对多个零件进行喷漆、强化、清洗三道工序，大幅度缩短人工去除保护层的时间，达到高效进行激光冲击的目的。

技术研发人员：任旭东,万文彬,童照鹏,周王凡,陈健,张宇泽,唐亮,杨达,于帅帅,葛勇州
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15