CN110205448A - 一种电力金具的激光强化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力金具的激光强化方法，包括激光强化装置，激光强化方法依次包括以下步骤：第一次激光清洗、固定、设置光斑尺寸、设置转动角度和转动方向、激光强化以及第二次激光清洗；本发明的优点：通过激光强化装置中的振镜激光头连接激光器，且激光强化过程中，电力金具始终设置在振镜激光头扫描范围内，因此只需进行可变尺寸的单道激光淬火就可以实现电力金具的表面处理，另外，由于电力金具设置在振镜激光头扫描范围内，减少了激光能量的外泄，提高了激光淬火的效率和质量，另外电力金具通过振镜激光器进行激光淬火，由于振镜激光器的光斑尺寸灵活多变，可以实现复杂的扫描路径，实现复杂区域的激光淬火，可以提高电力金具的耐磨性，从而提高了电力金具的使用寿命。

Description

一种电力金具的激光强化方法

技术领域

本发明涉及一种电力金具的激光强化方法。

背景技术

为解决我国东部能源匮乏而电力负荷高导致的用电紧张的问题，国家近几年大力发展西部的特高压电网，实现西电东送的目的。但是我国西部地区地理环境复杂，气候条件恶劣，尤其是西部的低温和大风气候，对输电设备造成很大的破坏。在部分地区，输电线路所在地区常年遭受5级以上大风，甚至瞬时风力可以达到12级，这导致输电设备上的部分受力零部件要承受巨大的力，从而造成零部件的磨损，对现有输电线路的调查得知，输电线路中地线和光缆挂点的电力金具如U型环均存在不同程度的磨损，且磨损部件的占比高达10%。目前，电力金具的生产过程主要有以下几种方式：冷弯成型、热弯成型、整体热处理。但其处理后性能均不够高，在实际使用中磨损失效的比例一直很高。

发明内容

本发明所要达到的目的就是提供一种电力金具的激光强化方法，解决现有生产方法制备的电力金具在使用过程易磨损失效的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种电力金具的激光强化方法，所述电力金具包括圆弧段，所述圆弧段的两端均设有向上延伸的圆柱段，还包括激光强化装置，所述激光强化装置包括支架、夹紧组件和振镜激光头，所述夹紧组件设置在支架上，所述支架的另一端设有转轴，所述振镜激光头套设在夹紧组件上且电力金具设置在振镜激光头内，所述激光强化方法依次包括以下步骤：

步骤一:对电力金具的圆弧段进行激光清洗处理，激光清洗的光斑直径为0.3mm，脉冲频率为50kHz，脉冲宽度为100ns，脉冲能量2mJ；

步骤二：将步骤一激光清洗处理后的电力金具定位安装在夹紧组件上，然后将夹紧组件固定安装在支架上，并保证圆弧段的水平轴线与转轴的水平轴线重合；

步骤三：根据步骤二固定安装后的电力金具来设置光斑尺寸，光斑的长度等于两段圆柱段的间距，光斑的宽度等于1～15mm，且在电力金具的激光强化区域两端，光斑边缘大于激光强化区域2mm；

步骤四：根据步骤三设置的光斑尺寸来设置电力金具的转动角度和转动方向，使电力金具沿圆弧段的水平轴线进行回转，回转角度为-60°～60°，回转路径为-60°～60°，且激光功率密度为5～10W/mm²，回转旋转速度为10°/s；

步骤五：通过振镜激光头对步骤四设置后的电力金具进行激光强化；

步骤六：对步骤五激光强化后的电力金具再次进行激光清洗处理，脉冲频率为20kHz，脉冲宽度为100ns，脉冲能量5mJ。

优选的，所述支架包括一段与转轴相连的竖直支座和一段用于安装夹紧组件的水平支座，所述水平支座活动连接在竖直支座上，所述转轴通过紧定螺钉可拆卸的安装在竖直支座上。

优选的，所述水平支座包括底板、左立板、滑块和右立板，所述左立板固定连接在底板的一端，所述右立板固定连接在底板的另一端，所述滑块滑动连接在底板上且位于左立板和右立板之间，所述右立板上设有与滑块相连的水平螺杆，所述水平螺杆上设有操作把手，所述左立板活动连接在竖直支座上。

优选的，所述竖直支座上设有竖直导轨，所述左立板上设有与竖直导轨相适配的滑槽，所述竖直支座上设有紧固螺钉，所述左立板上设有与紧固螺钉相适配的螺纹孔。

优选的，所述竖直支座上设有刻度线，所述水平支座上设有指针。

优选的，所述激光强化装置还包括减速箱和电机，所述减速箱包括输出端和输入端，所述输入端与电机相连，所述输出端上设有夹紧转轴的三爪卡盘。

优选的，所述夹紧组件包括底座、固定夹持块和活动夹持块，所述固定夹持块固定连接在底座的一端，所述活动夹持块活动连接在底座的另一端，所述底座上还设有控制活动夹持块夹紧或松开的夹紧扳手。

优选的，所述固定夹持块、活动夹持块和底座上均设有圆弧凹槽。

优选的，所述夹紧扳手包括扳手本体和拨块，所述扳手本体的底端设有螺纹孔，所述底座上设有与螺纹孔相适配的螺柱，所述拨块的一端固定连接在扳手本体上，所述拨块的另一端活动连接在扳手本体上。

优选的，所述拨块的一端通过第一螺钉活动连接在扳手本体上，所述拨块的另一端通过第二螺钉固定连接在扳手本体上，所述扳手本体上设有第一螺钉活动的通槽，且所述第一螺钉上设有螺母，当螺母锁紧时所述拨块锁紧在扳手本体上，当螺母松开时所述拨块活动连接在扳手本体上。

综上所述，本发明的优点：1.通过激光强化装置中的振镜激光头连接激光器，且激光强化过程中，电力金具始终设置在振镜激光头内，因此只需进行单道激光淬火就可以实现电力金具的表面处理，另外，由于电力金具设置在振镜激光头内，减少了激光脉冲的外泄，提高了激光淬火的效率和质量，另外电力金具通过振镜激光头进行激光淬火，由于振镜激光头的输出光斑尺寸灵活多变，可以实现复杂的扫描路径，实现复杂区域的激光淬火，可以提高电力金具的耐磨性，从而提高了电力金具的使用寿命；

2.步骤一对圆弧段进行激光清洗处理，能够清除圆弧段上的污染物，且激光清洗不会对圆弧段表面造成损伤，另外，激光清洗清洗效率高，节省时间；

3.步骤二中将圆弧段的水平轴线与转轴的水平轴线设置成重合，能确保转动过程中电力金具沿转轴的水平走向转动，确保回转过程中的平稳性；

4.步骤三中根据两段圆柱段的间距来设置光斑的尺寸，能强化区能覆盖待处理区域；

5.步骤四中设置回转角度为-60°～60°，回转路径为-60°～60°，能保证激光处理区覆盖所有待处理区；

6.步骤六中对激光处理后的区域再次通过激光进行清洗，能进一步的清除圆弧段上的污染物。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明中激光强化装置的结构示意图；

图2为本发明中电力金具安装在夹紧组件上的结构示意图；

图3为本发明中夹紧组件的结构示意图；

图4为本发明中夹紧扳手的结构示意图；

图5为本发明中扳手本体的结构示意图；

图6为本发明中支架的结构示意图；

图7为本发明中电力金具在激光强化时的转动示意图；

图8为本发明电力金具待处理区域及光斑尺寸示意图。

附图标记：

1振镜激光头、2 夹紧组件、201底座、202固定夹持块、203电力金具、204活动夹持块、205夹紧扳手、2051拨块、2052第一螺钉、2053第二螺钉、2054扳手本体、2055通槽、206螺柱、3支架、301转轴、302紧定螺钉、303竖直支座、3031竖直导轨、304水平支座、305指针、306刻度线、3041底板、3042左立板、3043滑块、3044右立板、3045水平螺杆、3046操作把手、3047滑槽、4三爪卡盘、5减速箱、6电机。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，一种电力金具的激光强化方法，所述电力金具203包括圆弧段，所述圆弧段的两端均设有向上延伸的圆柱段，还包括激光强化装置，所述激光强化装置包括支架3、夹紧组件2和振镜激光头1，所述夹紧组件2设置在支架3上，所述支架3的另一端设有转轴301，所述振镜激光头1套设在夹紧组件2上且电力金具203设置在振镜激光头1内，所述激光强化方法依次包括以下步骤：

步骤一:对电力金具203的圆弧段进行激光清洗处理，激光清洗的光斑直径为0.3mm，脉冲频率为50kHz，脉冲宽度为100ns，脉冲能量2mJ；

步骤二：将步骤一激光清洗处理后的电力金具203定位安装在夹紧组件2上，然后将夹紧组件2固定安装在支架3上，并保证圆弧段的水平轴线与转轴301的水平轴线重合；

步骤三：根据步骤二固定安装后的电力金具203来设置光斑尺寸，光斑的长度等于两段圆柱段的间距，光斑的宽度等于1～15mm，且在电力金具203的激光强化区域两端，光斑边缘大于激光强化区域2mm；

步骤四：根据步骤三设置的光斑尺寸来设置电力金具203的转动角度和转动方向，使电力金具203沿圆弧段的水平轴线进行回转，回转角度为-60°～60°，回转路径为-60°～60°，且激光功率密度为5～10W/mm²，回转旋转速度为10°/s；

步骤五：通过振镜激光头对步骤四设置后的电力金具203进行激光强化；

步骤六：对步骤五激光强化后的电力金具203再次进行激光清洗处理，脉冲频率为20kHz，脉冲宽度为100ns，脉冲能量5mJ。

通过激光强化装置中的振镜激光头1连接激光器，且激光强化过程中，电力金具203始终设置在振镜激光头1内，因此只需进行单道激光淬火就可以实现电力金具203的表面处理，另外，由于电力金具203设置在振镜激光头1内，减少了激光脉冲的外泄，提高了激光淬火的效率和质量，另外电力金具203通过振镜激光头进行激光淬火，由于振镜激光头的光斑尺寸灵活多变，可以实现复杂的扫描路径，实现复杂区域的激光淬火，可以提高电力金具203的耐磨性，从而提高了电力金具203的使用寿命；步骤一对圆弧段进行激光清洗处理，能够清除圆弧段上的污染物，且激光清洗不会对圆弧段表面造成损伤，另外，激光清洗清洗效率高，节省时间；步骤二中将圆弧段的水平轴线与转轴301的水平轴线设置成重合，能确保转动过程中电力金具203沿转轴301的水平走向转动，确保回转过程中的平稳性；步骤三中根据两段圆柱段的间距来设置光斑的尺寸，能强化区能覆盖待处理区域；步骤四中设置回转角度为-60°～60°，回转路径为-60°～60°，能保证激光处理区覆盖所有待处理区；步骤六中对激光处理后的区域再次通过激光进行清洗，能进一步的清除圆弧段上的污染物。

另外，所述支架3包括一段与转轴301相连的竖直支座303和一段用于安装夹紧组件2的水平支座304，所述水平支座304活动连接在竖直支座303上，所述转轴301通过紧定螺钉302可拆卸的安装在竖直支座303上，能实现转轴301和夹紧组件2相对独立的安装在支架3上，且满足不同的安装需求，减少安装过程中的相互影响，提高了安装时的效率，通过水平支座304在竖直支座303上的活动连接来调整水平支座304在竖直支座303上的高度，调节简单，最后，转轴301与竖直支座303通过紧定螺钉302可拆卸的安装，能提高转轴301的固定质量，且能根据不同的需求选择不同直径的转轴301，能防止转动过程中转轴301与支座的相对滑动，提高整个支架3的转动质量。

所述水平支座304包括底板3041、左立板3042、滑块3043和右立板3044，所述左立板3042固定连接在底板3041的一端，所述右立板3044固定连接在底板3041的另一端，所述滑块3043滑动连接在底板3041上且位于左立板3042和右立板3044之间，所述右立板3044上设有与滑块3043相连的水平螺杆3045，所述水平螺杆3045上设有操作把手3046，所述左立板3042活动连接在竖直支座303上，能实现夹紧组件2快速的安装、拆卸在水平支座304上，确保夹紧组件2安装的稳定性，所述竖直支座303上设有竖直导轨3031，所述左立板3042上设有与竖直导轨3031相适配的滑槽3047，所述竖直支座303上设有紧固螺钉，所述左立板3042上设有与紧固螺钉相适配的螺纹孔，通过竖直导轨3031和滑槽3047实现左立板3042在竖直支座303上的上下滑动，确保了左立板3042滑动过程的直线度，且紧固螺钉的设置，能将滑动后的左立板3042固定在竖直支座303上，调节方便，当需要调节水平支座304的高度时，只需拧松紧固螺钉就可以快速的实现水平支座304的上下滑动，当高度调整至指定位置时，拧紧紧固螺钉就可以将水平支座304固定在竖直支座303上，另外，为了实时的获取水平支座304上竖直支座303上的高度，本实施例在所述竖直支座303上设有刻度线306，所述水平支座304上设有指针305，通过指针305对准竖直支座303上的刻度线306，确保调节过程中高度的准确度，优化了操作工艺。

所述激光强化装置还包括减速箱5和电机6，所述减速箱5包括输出端和输入端，所述输入端与电机6相连，所述输出端上设有夹紧转轴301的三爪卡盘4，使用时，通过减速箱5对电机6的转速进行减速处理，从而控制电力金具203的回转旋转速度，确保回转旋转速度的恒定性，三爪卡盘4的设置，能实现转轴301能稳定可靠的固定在减速箱5上，防止转轴301的径向晃动和轴向移动。

所述夹紧组件2包括底座201、固定夹持块202和活动夹持块204，所述固定夹持块202固定连接在底座201的一端，所述活动夹持块204活动连接在底座201的另一端，所述底座201上还设有控制活动夹持块204夹紧或松开的夹紧扳手205，另外，为了便于活动夹持块204在底座201上的滑动，本实施例中，通过底座上设置水平滑轨，活动夹持块上设有与水平滑轨相配合的滑动槽，确保滑动夹持块活动的直线度，使用过程中，通过固定夹持块202实现电力金具203定位在底座201上，然后通过夹紧扳手205控制活动夹持块204夹紧，从而能使电力金具203稳定的定位安装在夹紧组件2上，能适应不同型号的电力金具203安装，实用性能好，夹紧扳手205的设置，夹紧时，依靠夹紧扳手205对活动夹持块204的压力，由于夹紧扳手205始终对活动夹持块204一个作用力，确保夹紧的稳定性，松开时，由于夹持活动块不受夹紧扳手205的作用力，导致夹持活动块在底座201上活动，从而确保了电力金具203的安装拆卸。

所述固定夹持块202、活动夹持块204和底座201上均设有圆弧凹槽，使用时，由于固定夹持块202和活动夹持块204上的圆弧凹槽同时夹紧电力金具203，实现了电力金具203X方向和Y方向的定位，底座201上的圆弧凹槽实现了电力金具203Z方向上的定位，能实现电力金具203多方位的定位，提高了电力金具203的固定质量。

所述夹紧扳手205包括扳手本体2054和拨块2051，所述扳手本体2054的底端设有螺纹孔，所述底座201上设有与螺纹孔相适配的螺柱206，所述拨块2051的一端固定连接在扳手本体2054上，所述拨块2051的另一端活动连接在扳手本体2054上，螺柱206能实现扳手本体2054的转动，且螺柱206和螺纹孔确保了扳手本体2054转动过程的稳定性，减少了扳手本体2054的晃动，另外，通过调整拨块2051的位置来调整活动夹持块204的位置和夹紧力，从而达到夹紧力的调整，满足不同的夹紧需求，所述拨块2051的一端通过第一螺钉2052活动连接在扳手本体2054上，所述拨块2051的另一端通过第二螺钉2053固定连接在扳手本体2054上，所述扳手本体2054上设有第一螺钉2052活动的通槽2055，且所述第一螺钉2052上设有螺母，当螺母锁紧时所述拨块2051锁紧在扳手本体2054上，当螺母松开时所述拨块2051活动连接在扳手本体2054上，能使拨块2051的一端固定在扳手本体2054上，拨块2051的另一端在通槽2055内活动，确保了拨块2051能小范围内的转动，整体操作简单，便于调整拨块2051的位置。

除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (10)

1.一种电力金具的激光强化方法，所述电力金具包括圆弧段，所述圆弧段的两端均设有向上延伸的圆柱段，其特征在于：还包括激光强化装置，所述激光强化装置包括支架、夹紧组件和振镜激光头，所述夹紧组件设置在支架上，所述支架的另一端设有转轴，所述振镜激光头套设在夹紧组件上且电力金具设置在振镜激光头内，所述激光强化方法依次包括以下步骤：

步骤一:对电力金具的圆弧段进行激光清洗处理，激光清洗的光斑直径为0.3mm，脉冲频率为50kHz，脉冲宽度为100ns，脉冲能量2mJ；

步骤二：将步骤一激光清洗处理后的电力金具定位安装在夹紧组件上，然后将夹紧组件固定安装在支架上，并保证圆弧段的水平轴线与转轴的水平轴线重合；

步骤三：根据步骤二固定安装后的电力金具来设置光斑尺寸，光斑的长度等于两段圆柱段的间距，光斑的宽度等于1～15mm，且在电力金具的激光强化区域两端，光斑边缘大于激光强化区域2mm；

步骤四：根据步骤三设置的光斑尺寸来设置电力金具的转动角度和转动方向，使电力金具沿圆弧段的水平轴线进行回转，回转角度为-60°～60°，回转路径为-60°～60°，且激光功率密度为5～10W/mm²，回转旋转速度为10°/s；

步骤五：通过振镜激光头对步骤四设置后的电力金具进行激光强化；

步骤六：对步骤五激光强化后的电力金具再次进行激光清洗处理，脉冲频率为20kHz，脉冲宽度为100ns，脉冲能量5mJ。

2.根据权利要求1所述的一种电力金具的激光强化方法，其特征在于：所述支架包括一段与转轴相连的竖直支座和一段用于安装夹紧组件的水平支座，所述水平支座活动连接在竖直支座上，所述转轴通过紧定螺钉可拆卸的安装在竖直支座上。

3.根据权利要求2所述的一种电力金具的激光强化方法，其特征在于：所述水平支座包括底板、左立板、滑块和右立板，所述左立板固定连接在底板的一端，所述右立板固定连接在底板的另一端，所述滑块滑动连接在底板上且位于左立板和右立板之间，所述右立板上设有与滑块相连的水平螺杆，所述水平螺杆上设有操作把手，所述左立板活动连接在竖直支座上。

4.根据权利要求3所述的一种电力金具的激光强化方法，其特征在于：所述竖直支座上设有竖直导轨，所述左立板上设有与竖直导轨相适配的滑槽，所述竖直支座上设有紧固螺钉，所述左立板上设有与紧固螺钉相适配的螺纹孔。

5.根据权利要求2或3所述的一种电力金具的激光强化方法，其特征在于：所述竖直支座上设有刻度线，所述水平支座上设有指针。

6.根据权利要求1所述的一种电力金具的激光强化方法，其特征在于：所述激光强化装置还包括减速箱和电机，所述减速箱包括输出端和输入端，所述输入端与电机相连，所述输出端上设有夹紧转轴的三爪卡盘。

7.根据权利要求1述的一种电力金具的激光强化方法，其特征在于：所述夹紧组件包括底座、固定夹持块和活动夹持块，所述固定夹持块固定连接在底座的一端，所述活动夹持块活动连接在底座的另一端，所述底座上还设有控制活动夹持块夹紧或松开的夹紧扳手。

8.根据权利要求7所述的一种电力金具的激光强化方法，其特征在于：所述固定夹持块、活动夹持块和底座上均设有圆弧凹槽。

9.根据权利要求7所述的一种电力金具的激光强化方法，其特征在于：所述夹紧扳手包括扳手本体和拨块，所述扳手本体的底端设有螺纹孔，所述底座上设有与螺纹孔相适配的螺柱，所述拨块的一端固定连接在扳手本体上，所述拨块的另一端活动连接在扳手本体上。

10.根据权利要求9所述的一种电力金具的激光强化方法，其特征在于：所述拨块的一端通过第一螺钉活动连接在扳手本体上，所述拨块的另一端通过第二螺钉固定连接在扳手本体上，所述扳手本体上设有第一螺钉活动的通槽，且所述第一螺钉上设有螺母，当螺母锁紧时所述拨块锁紧在扳手本体上，当螺母松开时所述拨块活动连接在扳手本体上。