CN204690083U - 激光喷丸夹具及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种结构简单，造价低且可靠性高的激光喷丸夹具及系统，其中，该激光喷丸夹具包括：承载底座，其上设置有容置槽；设置在该容置槽内的透明约束层，该透明约束层与该容置槽之间形成有容纳待加工工件的容置空间；压板，其与该透明约束层配合以施加夹紧待加工工件的力。

Description

激光喷丸夹具及系统

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光喷丸夹具及系统。

背景技术

激光冲击强化(Laser Shocking Peening,LSP)技术，也称激光喷丸技术，是利用高功率密度(GW/cm量级)、短脉冲(10～30ns量级)的激光通过透明约束层作用于金属表面所涂覆的能量吸收涂层时，涂层吸收激光能量迅速气化并几乎同时形成大量稠密的高温(>10K)、高压(>1GPa)等离子体。这些等离子体继续吸收激光能量急剧升温膨胀，然后爆炸形成高强度冲击波作用于金属表面。当冲击波的峰值压力超过材料的动态屈服强度时，材料发生塑性变形并在表层产生平行于材料表面的拉应力。激光作用结束后，由于冲击区域周围材料的反作用，其力学效应表现为材料表面获得较高的残余压应力。残余压应力会降低交变载荷中的拉应力水平，使平均应力水平下降，从而提高疲劳裂纹萌生寿命。并且，残余压应力可引起裂纹的闭合效应，从而有效降低疲劳裂纹扩展的驱动力，延长疲劳裂纹扩展寿命。激光冲击强化具有非接触、无热影响区、可控性强以及强化效果显著等突出优点。

由于其表面强化效果好，自产生之日起就得到了广泛的关注和研究。1998年该技术被美国研发杂志评为全美100项最重要的先进技术之一。美国上世纪90年代后期开始的航空发动机高频疲劳研究计划中，将激光冲击强化技术列为工艺技术措施首位。2005年，研制激光冲击强化系统的MIC公司获美国国防制造最高成就奖。美国将该技术列为第四代战斗机发动机关键技术之一，各国竞相对该技术投入大量人力物力进行研究。

但是，激光冲击强化涉及激光与材料的相互作用、冲击波传播及其对材料的加载机制、动态塑性变形理论等众多学科，其作用过程复杂，存在很多不确定性因素，需要广泛进行各种实验研究。但现有的激光喷丸设备大多结构复杂，造价成本高，不利于激光喷丸技术的发展研究。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的激光喷丸夹具及系统，使其更具有产业上的利用价值。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单，造价低且可靠性高的激光喷丸夹具。

本实用新型的目的还在于提供一种激光喷丸系统。

本实用新型的激光烧结装置，包括：

承载底座，其上设置有容置槽；

设置在所述容置槽内的透明约束层，所述透明约束层与所述容置槽之间形成有容纳待加工工件的容置空间；

压板，其与所述透明约束层配合以施加夹紧待加工工件的力。

进一步的，所述容置槽内设置有第一缓冲板，所述容置空间位于所述第一缓冲板和所述透明约束层之间。

进一步的，所述透明约束层上设置有第二缓冲板，所述压板设置在所述第二缓冲板上。

进一步的，所述压板的数量设置为两个，所述两个压板分别配合于所述透明约束层的两端。

进一步的，所述压板通过螺钉与所述承载底座配合。

本实用新型的激光喷丸系统，包括：

低温介质容器和设置于所述低温介质容器内的激光喷丸夹具；其中，

所述激光喷丸夹具包括：

承载底座，其上设置有容置槽；

设置在所述容置槽内的透明约束层，所述透明约束层与所述容置槽之间形成有容纳待加工工件的容置空间；

压板，其与所述透明约束层配合以施加夹紧待加工工件的力。

进一步的，所述容置槽内设置有第一缓冲板，所述容置空间位于所述第一缓冲板和所述透明约束层之间。

进一步的，所述透明约束层上设置有第二缓冲板，所述压板设置在所述第二缓冲板上。

进一步的，所述压板的数量设置为两个，所述两个压板分别配合于所述透明约束层的两端。

进一步的，所述压板通过螺钉与所述承载底座配合。

借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：通过在承载底座上设置容置槽，并在容置槽内设置透明约束层，以使得容置槽和透明约束层之间形成可容纳待加工工件的容置空间，并且，通过压板与透明约束层的配合以夹紧待加工工件，可靠性高，结构简单，造价成本低，且更换工件方便。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型激光喷丸夹具部分剖视的结构示意图；

图2是本实用新型激光喷丸系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

应当理解的是，尽管术语第一、第二等在本文中可以被用于描述各种元件或结构，但是这些被描述对象不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将这些描述对象彼此区分开。例如，第一缓冲板可以被称为第二缓冲板，并且类似地第二缓冲板也可以被称为第一缓冲板，这并不背离本申请的保护范围。

当元件或层被称为在另一部件或层“上”、与另一部件或层“连接”时，其可以直接在该另一部件或层上、连接到该另一部件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当部件被称为“直接在另一部件或层上”、“直接连接在另一部件或层上”时，不能存在中间部件或层。

参见图1，本实用新型一较佳实施例所述的一种激光喷丸夹具100，包括承载底座10、透明约束层20、以及压板30。

承载底座10上设置有容置槽11。在本实施例中，以该容置槽11为一贯穿承载底座10的贯通槽为例进行说明，需要理解的是，在一些变换的实施例中，该容置槽11还可以例如是非贯通的，这仍应当属于本申请的保护范围之内。

透明约束层20设置在容置槽11内，该透明约束层20和容置槽11之间形成有容纳待加工工件300的容置空间70。压板30与透明约束层20配合以施加夹紧待加工工件300的力。

为了避免待加工工件300与容置槽11的底部直接作用而可能带来的对待加工工件300的不良影响。容置槽11内设置有第一缓冲板40，上述的容置空间70位于第一缓冲板40和透明约束层20之间。如此，当压板30夹紧待加工工件300时，该工件300的底部作用保持在第一缓冲板40上，在保证较佳保持力的同时避免待加工工件300的过度受力。

作为一优选的实施例，透明约束层20上还设置有第二缓冲板50，压板30设置在第二缓冲板50上。如此，压板30通过该第二缓冲板50间接与透明约束层20作用，在避免损伤透明约束层20的同时，提供对透明约束层20较佳的保持效果。

本实施例中，压板30的数量设置为两个，并且压板30通过螺钉60与承载底座10配合。该两个压板30分别配合于透明约束层20的两端。相应地，第二缓冲板50也分别配合设置于透明约束层20的两端。待加工工件300可以设置于容置空间70中未被压板30和第二缓冲板50遮蔽的部分。

参见图2，本实用新型一较佳实施例所述的一种激光喷丸系,200，包括低温介质容器201和设置于低温介质容器内的激光喷丸夹具100。

低温介质容器201用于容纳冷却介质(例如液氮)，将激光喷丸夹具100设置在充斥冷却介质的低温介质容器201中，可以保证激光喷丸加工的正常实施。并且，由于这里的激光喷丸夹具100已经在上述的实施例中作了详细阐述，故在此不再赘述。

本实用新型的工作原理如下：

激光喷丸系统准备部分：

首先，根据实验需要将第一缓冲板40放置于承载底座10的容置槽11内；随后，将待加工工件300按容置槽11尺寸切割，并将其上下表面按要求磨平抛光，并放置在第一缓冲板40上，工件300的上表面涂覆吸收层400；接着，在工件300上放置透明约束层20，在透明约束层20两端放置第二缓冲板50，并使用压板30和螺钉60将工件300、透明约束层20、吸收层400紧密压到第一缓冲板40上；最后，将放置有工件300的激光喷丸夹具100放置进低温介质容器201中。

激光喷丸加工部分：

在上述的低温介质容器201中导入冷却介质，并调整好激光喷丸系统200在工作台上的位置；调节激光器，使得激光器输出光斑满足设定需求；调节程序，确认各部分无误后，开始激光喷丸加工；激光喷丸加工结束后，取下加工工件300，收集实验数据，整理，分析。

本实用新型通过上述实施方式，具有如下有益效果：通过在承载底座上设置容置槽，并在容置槽内设置透明约束层，以使得容置槽和透明约束层之间形成可容纳待加工工件的容置空间，并且，通过压板与透明约束层的配合以夹紧待加工工件，可靠性高，结构简单，造价成本低，且便于更换工件。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光喷丸夹具，其特征在于，所述激光喷丸夹具包括：

承载底座，其上设置有容置槽；

设置在所述容置槽内的透明约束层，所述透明约束层与所述容置槽之间形成有容纳待加工工件的容置空间；

压板，其与所述透明约束层配合以施加夹紧待加工工件的力。

2.根据权利要求1所述的激光喷丸夹具，其特征在于：所述容置槽内设置有第一缓冲板，所述容置空间位于所述第一缓冲板和所述透明约束层之间。

3.根据权利要求2所述的激光喷丸夹具，其特征在于：所述透明约束层上设置有第二缓冲板，所述压板设置在所述第二缓冲板上。

4.根据权利要求1所述的激光喷丸夹具，其特征在于：所述压板的数量设置为两个，所述两个压板分别配合于所述透明约束层的两端。

5.根据权利要求1所述的激光喷丸夹具，其特征在于：所述压板通过螺钉与所述承载底座配合。

6.一种激光喷丸系统，其特征在于，所述激光喷丸系统包括：

低温介质容器和设置于所述低温介质容器内的激光喷丸夹具；其中，

所述激光喷丸夹具包括：

承载底座，其上设置有容置槽；

设置在所述容置槽内的透明约束层，所述透明约束层与所述容置槽之间形成有容纳待加工工件的容置空间；

压板，其与所述透明约束层配合以施加夹紧待加工工件的力。

7.根据权利要求6所述的激光喷丸系统，其特征在于：所述容置槽内设置有第一缓冲板，所述容置空间位于所述第一缓冲板和所述透明约束层之间。

8.根据权利要求7所述的激光喷丸系统，其特征在于：所述透明约束层上设置有第二缓冲板，所述压板设置在所述第二缓冲板上。

9.根据权利要求6所述的激光喷丸系统，其特征在于：所述压板的数量设置为两个，所述两个压板分别配合于所述透明约束层的两端。

10.根据权利要求6所述的激光喷丸系统，其特征在于：所述压板通过螺钉与所述承载底座配合。