一种用于工件表面强化的飞秒激光加工系统的制作方法

本技术属于工件表面强化，具体涉及一种用于工件表面强化的飞秒激光加工系统。

背景技术：

1、飞机和航空发动机的金属结构主要失效形式有疲劳和腐蚀，疲劳和腐蚀大多发生在材料表面，所以材料表面的结构和性能直接影响着金属结构的综合性能。常规技术采用喷丸、滚压、内挤压等多种表面强化工艺来改善金属表面性能，但因其作用深度小以及成形困难，且复合性能提升有局限性，不能满足越来越高的金属结构性能要求。利用强激光诱导冲击波来强化金属表面的新技术称为激光表面强化技术，由于表面强化效果好，得到了广泛的关注和研究。现有激光表面强化采用纳秒激光来提高零件疲劳寿命，虽然纳秒激光表面强化可获得显著的表面压应力层，提高零件的疲劳强度，但主要问题是工艺过程过于复杂，需要施加保护层和约束层，对于一些具有复杂结构的零件和特殊环境要求来说，保护层和约束层施加困难，传统激光表面强化方法将无法应用。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种用于工件表面强化的飞秒激光加工系统，能够提高材料的抗疲劳等性能，无需任何保护层和约束层，加工工艺要求相对较低，应用范围更广。

2、为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：提供一种用于工件表面强化的飞秒激光加工系统，包括：

3、飞秒激光器，用于发射激光光束；

4、激光工作模块，所述激光工作模块与所述飞秒激光器对应设置，包括扩束镜、四分之一波片以及振镜扫描系统，用于对飞秒激光器发射出的激光光束进行加工处理；

5、三维移动平台，所述三维移动平台与所述激光工作模块对应设置，用于放置所述工件，

6、其中，所述振镜扫描系统包括至少一组扫描振镜以及设于所述扫描振镜后端的场镜，用于将入射的激光光束进行反射并聚焦，形成设定的运动轨迹后作用在所述工件的表面。

7、进一步的，所述扩束镜设于所述飞秒激光器的后端，用于将激光光束扩束。

8、进一步的，所述四分之一波片设于所述扩束镜的后端，用于调整激光光束的偏振态。

9、进一步的，所述四分之一波片的后端还设有用于对激光光束起限制作用的光阑。

10、进一步的，所述激光工作模块还包括光路调节系统，所述光路调节系统包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜设于所述光阑的后端，所述第二反射镜设于所述第一反射镜与所述振镜扫描系统之间。

11、进一步的，所述振镜扫描系统包括第一扫描振镜以及设于所述第一扫描振镜后端的第二扫描振镜，所述场镜设于所述第二扫描振镜的后端。

12、进一步的，所述第一扫描振镜上设有第一反射片、用于驱动所述第一反射片偏转的第一电机以及用于控制所述第一电机的第一电机驱动器。

13、进一步的，所述第二扫描振镜上设有第二反射片、用于驱动所述第二反射片偏转的第二电机以及用于控制所述第二电机的第二电机驱动器。

14、本实用新型具有以下有益效果：

15、本实用新型实施例的用于工件表面强化的飞秒激光加工系统通过激光工作模块将飞秒激光器发射出的激光光束进行加工处理，通过三维移动平台使得被激光工作模块加工处理后的激光光束能够传输至工件处，从而能够使得被激光工作模块加工处理后的激光光束对工件的各个位置都能进行表面强化，利用激光光束与物质作用产生的力效应对材料进行改性，从而提高材料的抗疲劳等性能，无需任何保护层和约束层，加工工艺要求相对较低，应用范围更广。

技术特征：

1.一种用于工件表面强化的飞秒激光加工系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于工件表面强化的飞秒激光加工系统，其特征在于，所述扩束镜设于所述飞秒激光器的后端，用于将激光光束扩束。

3.根据权利要求2所述的用于工件表面强化的飞秒激光加工系统，其特征在于，所述四分之一波片设于所述扩束镜的后端，用于调整激光光束的偏振态。

4.根据权利要求3所述的用于工件表面强化的飞秒激光加工系统，其特征在于，所述四分之一波片的后端还设有用于对激光光束起限制作用的光阑。

5.根据权利要求4所述的用于工件表面强化的飞秒激光加工系统，其特征在于，所述激光工作模块还包括光路调节系统，所述光路调节系统包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜设于所述光阑的后端，所述第二反射镜设于所述第一反射镜与所述振镜扫描系统之间。

6.根据权利要求5所述的用于工件表面强化的飞秒激光加工系统，其特征在于，所述振镜扫描系统包括第一扫描振镜以及设于所述第一扫描振镜后端的第二扫描振镜，所述场镜设于所述第二扫描振镜的后端。

7.根据权利要求6所述的用于工件表面强化的飞秒激光加工系统，其特征在于，所述第一扫描振镜上设有第一反射片、用于驱动所述第一反射片偏转的第一电机以及用于控制所述第一电机的第一电机驱动器。

8.根据权利要求6所述的用于工件表面强化的飞秒激光加工系统，其特征在于，所述第二扫描振镜上设有第二反射片、用于驱动所述第二反射片偏转的第二电机以及用于控制所述第二电机的第二电机驱动器。

技术总结
本技术属于工件表面强化技术领域，具体公开了一种用于工件表面强化的飞秒激光加工系统，包括：飞秒激光器，用于发射激光光束；激光工作模块，激光工作模块与飞秒激光器对应设置，包括扩束镜、四分之一波片以及振镜扫描系统，用于对飞秒激光器发射出的激光光束进行加工处理；三维移动平台，三维移动平台与激光工作模块对应设置，用于放置工件，其中，振镜扫描系统包括至少一组扫描振镜以及设于扫描振镜后端的场镜，用于将入射的激光光束进行反射并聚焦，形成设定的运动轨迹后作用在工件的表面；能够提高材料的抗疲劳等性能，无需任何保护层和约束层，加工工艺要求相对较低，应用范围更广。

技术研发人员：党苏武,胡佳伟,文晓难,藏海周,杨利锋,李庆
受保护的技术使用者：西安空天机电智能制造有限公司
技术研发日：20230418
技术公布日：2024/1/13