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导光臂激光传导类技术是提高材料表面性能的有效手段之一,在航空航天、重大装备等领域具有广泛的应用前景。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、冲击角度(空间姿态)的调整与冲击轨迹,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,本文提出了基于导光臂激光传导类冲击强化柔性光路技术方案,并进行关键技术研究,主要研究工作如下:首先,在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激光传导类结构研发及优化,重点结构在于导光臂激光传导系的关节运动部位、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。
