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    重庆时时彩号码分析: 一种提升水泵叶轮抗汽蚀磨损性能的装置及方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201510420907.8

    申请日:

    2015.07.16

    公开号:

    CN106337110A

    公开日:

    2017.01.18

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C21D 10/00申请日:20150716|||公开
    IPC分类号: C21D10/00 主分类号: C21D10/00
    申请人: 江苏大学
    发明人: 任旭东; 何浩; 袁寿其; 佟艳群; 刘蓉; 吴坤; 左成亚; 王德顺; 周睿
    地址: 212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510420907.8

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.08.21|||2017.02.15|||2017.01.18

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供了一种基于激光空化提升水泵叶轮抗汽蚀磨损的装置,包括激光空化装置、水槽、蓄水池、水泵、气泵和计算机,水槽内的底部装有夹紧机构;水槽的下部连接有三维移动平台;水槽和蓄水池之间通过进水管和出水管构成循环水路,进水管上安装有水泵;气泵连接输气管,输气管的末端深入水槽的液体内;激光空化装置、水泵和气泵均与计算机连接;三维移动平台连接仿形装置,所述仿形装置与计算机连接。本发明利用激光照射水槽中液体在水泵叶轮表面产生空化泡,通过空化泡溃灭时产生的冲击波和射流形成残余压应力层,从而提升水泵叶轮的抗汽蚀磨损性能以及耐腐蚀性能;通过调整水槽液体中的含气量,以使水泵叶轮表面达到最佳强化效果。

    权利要求书

    1.一种基于激光空化提升水泵叶轮抗汽蚀磨损的装置,其特征在于,包括激光空化装置、
    水槽(8)、蓄水池(10)、水泵(13)、气泵(15)和计算机(1),所述水槽(8)内的底部装
    有夹紧机构(7);所述水槽(1)的下部连接有三维移动平台(9);所述水槽(8)和蓄水池
    (10)之间通过进水管(12)和出水管(11)构成循环水路,所述进水管(12)上安装有水
    泵(13);所述气泵(15)连接输气管(14),所述输气管(14)的末端深入水槽(8)的液体
    内;所述激光空化装置、水泵(13)和气泵(15)均与计算机(1)连接。
    2.根据权利要求1所述的一种基于激光空化提升水泵叶轮抗汽蚀磨损的装置,其特征在
    于,所述三维移动平台(9)连接仿形装置,所述仿形装置与计算机(1)连接。
    3.根据权利要求2所述的一种基于激光空化提升水泵叶轮抗汽蚀磨损的装置,其特征在
    于,所述仿形装置包括仿形头(3)、信号处理器(2)和水泵叶轮样件(4);所述仿形头(3)
    与水泵叶轮样件(4)接触,所述仿形头(3)和三维移动平台(9)均与信号处理器(2)连
    接,所述信号处理器(2)连接至计算机(1)。
    4.根据权利要求1所述的一种基于激光空化提升水泵叶轮抗汽蚀磨损的装置,其特征在
    于,所述激光空化装置包括透镜组(16)、全反镜(17),YAG固体激光器(18)和YAG激
    光器控制器(19),所述YAG激光器控制器(19)与计算机(1)相连,所述YAG固体激光
    器(18)发出的激光束经过所述全反镜(17)和透镜组(16)后在所述夹紧机构(7)表面上
    方聚焦。
    5.根据权利要求4所述的一种基于激光空化提升水泵叶轮抗汽蚀磨损的装置,其特征在
    于,所述全反镜(17)为45°全反镜。
    6.一种基于激光空化提升水泵叶轮抗汽蚀磨损的方法,其特征在于,包括如下步骤:
    S1:将与水泵叶轮(5)相同材料的小试样固定在夹紧机构(7)上;
    S2:通过计算机(1)打开水泵(13)使蓄水池(10)中的液体通过进水管(12)输至水
    槽(8)中,直至液体漫过水槽(8)中的小试样,然后通过控制水泵(13)的排量使水槽(8)
    中液体循环并保持容量恒定;
    S3:通过计算机(1)打开气泵(15)使气体经输气管(14)进入水槽(8)中,控制气
    泵(15)的排量使水槽(8)中液体的含气量保持恒定;
    S4:通过计算机(1)打开YAG激光器控制器(19)控制YAG固体激光器(18)发出
    激光束,该激光束通过全反镜(17)和透镜组(16)聚焦在小试样表面上方,对小试样表面
    进行空化强化;
    S5:取出小试样,并对小试样进行残余应力分析;随后改变水泵(13)和气泵(15)的
    排量以调整水槽(8)中液体的含气量,再次将小试样放入水槽(8)中进行空化强化,直至
    得到小试样抗汽蚀磨损性能最佳时液体的含气量;
    S6:保持步骤S5中所述抗汽蚀磨损性能最佳时水泵(13)和气泵(15)的排量不变,将
    小试样取出,水泵叶轮(5)安装在夹紧机构(7)上;通过计算机(1)打开YAG激光器控
    制器(19)和仿形装置,保持仿形头(3)一直与水泵叶轮样件(4)的表面直接接触,YAG
    固体激光器(18)发出激光束对水泵叶轮(5)表面作空化强化处理。

    说明书

    一种提升水泵叶轮抗汽蚀磨损性能的装置及方法

    技术领域

    本发明属于水泵叶轮技术领域,尤其是涉及一种基于激光空化提升水泵抗叶轮汽蚀磨损
    的装置及方法,用于提高水泵叶轮材料的抗汽蚀磨损性能,实现高效强化加工过程。

    背景技术

    长期以来,水泵过流部件的抗汽蚀问题一直是困扰水泵运行质量的重要因素,同时也严
    重影响水泵的安全和寿命。汽蚀现象的出现将会改变流体在水泵过流部件中的速度和压力分
    布,引起水泵机组的不稳定运行,进而使泵的流量、扬程、效率和轴功率明显下降,严重时
    将引起机组振动,使泵中的液体断流;另一方面汽蚀现象中气泡的溃灭,将会致使水泵部件
    表面出现麻坑、蜂窝状等痕迹,严重时将会造成水泵叶片或前后盖板穿孔,甚至叶轮破坏,
    造成重大的损失,这些都是亟待需要解决的问题。

    目前提高水泵过流部件抗空蚀性、耐磨性能的主要方法有喷涂强化、表面胶粘涂层等,
    如专利号为CN CN200410006227.3提供了一种水泵部件金属表面激光强化工艺方法;但这些
    方法易引起水泵叶轮变形,且使用过程中易产生脱落,影响水泵的整体性能。然而研究表明
    激光空化强化技术不仅能够提高水泵材料的力学性能,大幅度提高材料的疲劳寿命以及抗应
    力腐蚀性能,同时被激光空化强化的材料表面也不易产生宏观变形。

    发明内容

    针对现有技术中存在不足,本发明提供了一种基于激光空化提升水泵抗叶轮汽蚀磨损装
    置及方法,利用激光空化提升水泵叶轮的抗汽蚀磨损性能以及耐腐蚀性能。

    本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

    一种基于激光空化提升水泵叶轮抗汽蚀磨损的装置,包括激光空化装置、水槽、蓄水池、
    水泵、气泵和计算机,所述水槽内的底部装有夹紧机构;所述水槽的下部连接有三维移动平
    台;所述水槽和蓄水池之间通过进水管和出水管构成循环水路,所述进水管上安装有水泵;
    所述气泵连接输气管,所述输气管的末端深入水槽的液体内;所述激光空化装置、水泵和气
    泵均与计算机连接。

    进一步的,所述三维移动平台连接仿形装置,所述仿形装置与计算机连接。

    进一步的,所述仿形装置包括仿形头、信号处理器和水泵叶轮样件;所述仿形头与水泵
    叶轮样件接触,所述仿形头和三维移动平台均与信号处理器连接,所述信号处理器连接至计
    算机。

    进一步的,所述激光空化装置包括透镜组、全反镜,YAG固体激光器和YAG激光器控
    制器,所述YAG激光器控制器与计算机相连,所述YAG固体激光器发出的激光束经过所述
    全反镜和透镜组后在所述夹紧机构表面上方聚焦。

    进一步的,所述全反镜为45°全反镜。

    一种基于激光空化提升水泵叶轮抗汽蚀磨损的方法,包括如下步骤:

    S1:将与水泵叶轮相同材料的小试样固定在夹紧机构上;

    S2:通过计算机打开水泵使蓄水池中的液体通过进水管输至水槽中,直至液体漫过水槽
    中的小试样,然后通过控制水泵的排量使水槽中液体循环并保持容量恒定;

    S3:通过计算机打开气泵使气体经输气管进入水槽中,控制气泵的排量使水槽中液体的
    含气量保持恒定;

    S4:通过计算机打开YAG激光器控制器控制YAG固体激光器发出激光束,该激光束通
    过全反镜和透镜组聚焦在小试样表面上方,对小试样表面进行空化强化;

    S5:取出小试样,并对小试样进行残余应力分析;随后改变水泵和气泵的排量以调整水
    槽中液体的含气量,再次将小试样放入水槽中进行空化强化,直至得到小试样抗汽蚀磨损性
    能最佳时液体的含气量;

    S6:保持步骤S5中所述抗汽蚀磨损性能最佳时水泵和气泵的排量不变,将小试样取出,
    水泵叶轮安装在夹紧机构上;通过计算机打开YAG激光器控制器和仿形装置,保持仿形头一
    直与水泵叶轮样件的表面直接接触,YAG固体激光器发出激光束对水泵叶轮表面作空化强化
    处理。

    本发明的有益效果:

    本发明所述基于激光空化提升水泵抗叶轮汽蚀磨损装置及方法,利用激光照射水槽中液
    体在水泵叶轮表面产生空化泡,通过空化泡溃灭时产生的冲击波和射流形成残余压应力层,
    从而提升水泵叶轮的抗汽蚀磨损性能以及耐腐蚀性能;通过对气泵和水泵排量的控制,调整
    水槽液体中的含气量,以使水泵叶轮表面达到最佳强化效果;通过设置仿形装置,实现了对
    水泵叶轮曲面的完整强化加工;在加工过程中,使用计算机实时控制,保证了加工效率以及
    强化加工的精确性。

    附图说明

    图1为本发明所述提升水泵叶轮抗汽蚀磨损性能装置的结构图。

    附图标记说明如下:

    1-计算机;2-信号处理器;3-仿形头;4-水泵叶轮样件;5-水泵叶轮;6-空化泡;7-夹紧
    机构;8-水槽;9-三维移动平台;10-蓄水池;11-出水管;12-进水管;13-水泵;14-输气管;
    15-气泵;16-透镜组;17-全反镜;18-YAG固体激光器;19-YAG激光器控制器。

    具体实施方式

    下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的?;し段Р⒉幌抻?br />此。

    如图1所示,一种提升水泵叶轮抗汽蚀磨损性能的装置,包括激光空化装置、水槽8、
    蓄水池10、水泵13、气泵15、三维移动平台9、仿形装置和计算机1;

    所述水槽8内的底面装有夹紧机构7,用于夹紧小试样或者待加工的水泵叶轮5;所述激
    光空化装置包括透镜组16、全反镜17、YAG固体激光器18和YAG激光器控制器19,所述
    YAG激光器控制器19与计算机1相连,所述YAG固体激光器18发出的激光束经过所述全
    反镜17和透镜组16后在所述水泵叶轮5表面上方聚焦,产生空化泡6,通过空化泡6溃灭
    时产生的冲击波和射流在水泵叶轮5表面形成残余压应力层,从而提升水泵叶轮5的抗汽蚀
    磨损性能以及耐腐蚀性能,其中,所述全反镜17为45°全反镜。所述水槽8和蓄水池10之
    间通过进水管12和出水管11构成循环水路,所述进水管12上安装有水泵13;所述气泵15
    通过输气管14连接水槽8,所述输气管14深入水槽8的液体内;通过对气泵15和水泵13
    排量的控制,调整水槽8的液体中的含气量,进而控制产生空化泡6的形态、大小,以使水
    泵叶轮5表面达到最佳强化效果;

    所述水槽8的下部连接有三维移动平台9;所述仿形装置包括仿形头3、信号处理器2和
    水泵叶轮样件4;所述仿形头3与水泵叶轮样件4直接接触,所述仿形头3和三维移动平台9
    均与信号处理器2连接;在加工过程中仿形头3与水泵叶轮样件4保持接触,通过信号处理
    器2带动三维移动平台9移动,从而确??栈?和水泵叶轮5的距离不变,实现对水泵叶
    轮5曲面的完整强化加工;所述YAG激光器控制器19、水泵13、气泵15和信号处理器2
    均与计算机1相连接,保证了加工效率以及强化加工的精确性。

    利用该装置加工操作时,包括如下步骤:

    S1:将与水泵叶轮5相同材料的小试样固定在夹紧机构7上;

    S2:通过计算机1打开水泵13使蓄水池10中的液体通过进水管12输至水槽8中,至液
    体漫过水槽8中的小试样,然后通过控制水泵13的排量使水槽8中液体循环并保持容量恒定;

    S3:通过计算机1打开气泵15使气体经输气管14进入水槽8中,控制气泵15的排量使
    水槽8中液体的含气量保持恒定;

    S4:通过计算机1打开YAG激光器控制器19以控制YAG固体激光器18发出激光束,
    该激光束通过全反镜17和透镜组16聚焦在小试样表面上方的液体中,产生空化泡6,使空
    化泡6对小试样产生强化作用;

    S5:取出小试样,并对小试样进行残余应力分析;随后改变水泵13和气泵15的排量,
    调整液体中的含气量,再次将小试样放入水槽8中进行空化强化,直至得到该种材料抗汽蚀
    磨损性能最佳也就是残余应力最大时液体的含气量;

    S6:保持步骤S5中所述抗汽蚀磨损性能最佳时水泵13和气泵15的排量不变,即保持液
    体的含气量不变,将小试样取出,水泵叶轮5安装在夹紧机构7上;通过计算机1打开YAG
    激光器控制器19和仿形装置,保持仿形头3一直与水泵叶轮样件4的表面接触,所述仿形头
    3相对水泵叶轮样件4的运动被转换成电信号,电信号经信号处理器2处理后控制三维移动
    平台9进行相应坐标的伺服进给,使空化泡6与水泵叶轮5曲面间的距离保持不变,进而完
    成激光空化强化处理。

    所述实施例为本发明的优选的实施方式,但本发明并不限于上述实施方式,在不背离本
    发明的实质内容的情况下,本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进-替换或变型均属
    于本发明的?;し段?。

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    一种 提升 水泵 叶轮 汽蚀 磨损 性能 装置 方法
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