阅读说明：本技术 一种电力金具激光强化装置及方法 (Laser strengthening device and method for electric power fitting ) 是由 王欣欣 张陵 何成 张博 魏晌 庄凌志 赵建平 金杨福 谢颂伟 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电力金具激光强化装置及方法,装置包括激光强化头,用于向电力金具的强化区域发射激光；夹持装置,用于固定装夹电力金具使激光射向强化区域；反射装置,用于反射激光至其无法直射到的强化区域,强化区域设置在所述反射装置的反射面与激光强化头之间。本发明具有如下有益效果：(1)设置反射装置一次性实现全方向辐照,效率高；(2)激光光斑超过强化区域的部分均能够被反射装置反射至强化区域上,激光利用率高；(3)反射装置角度可调,激光辐照充分且均匀,产品表面质量高；(4)通过设置夹持装置,快速稳定固定电力金具；(5)结构简单,使用操作简单方便。(The invention discloses a laser strengthening device and method for an electric power fitting, wherein the device comprises a laser strengthening head, a laser strengthening head and a laser strengthening head, wherein the laser strengthening head is used for emitting laser to a strengthening area of the electric power fitting; the clamping device is used for fixedly clamping the electric power fitting so that the laser can shoot to the strengthening area; the reflection device is used for reflecting the laser to a strengthening area which cannot be directly irradiated by the reflection device, and the strengthening area is arranged between the reflection surface of the reflection device and the laser strengthening head. The invention has the following beneficial effects: (1) the reflecting device is arranged to realize omnidirectional irradiation once, so that the efficiency is high; (2) the part of the laser spot exceeding the strengthening area can be reflected to the strengthening area by the reflecting device, so that the laser utilization rate is high; (3) the angle of the reflecting device is adjustable, the laser irradiation is sufficient and uniform, and the surface quality of the product is high; (4) the electric power fitting is quickly and stably fixed by arranging the clamping device; (5) simple structure, easy and convenient use and operation.)

一种电力金具激光强化装置及方法

技术领域

本发明涉及电力金具加工技术领域，尤其涉及一种电力金具激光强化装置及方法。

背景技术

国内许多地区的输电线路受大风影响严重，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，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%。以U型环为例，U型环包括中间底部的圆弧段，圆弧段两端向同侧延伸形成圆柱段，而实际应用过程中，圆弧段的圆周面磨损最为严重，是最需要强化的区域。由于U型环的圆弧段的周向均需要得到强化，而激光为直线传播，现有的激光强化方法通常为激光头保持固定不动，需要通过旋转U型环保证圆弧段周向均得到激光辐射，这种方法一方面延长加工时间，降低了加工效率，另一方面为了保证激光光斑能够完全覆盖待强化区域，容易形成多余激光浪费或影响其他部位的表面质量。同时，带动体积较大的电力金具旋转增加了装置的复杂度和操作难度。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种超声激光复合表面强化装置”，其公开号CN112430810A，包括激光同轴送粉熔覆头、超声振动模组、旋转驱动模组、三轴运动模组以及基座；所述超声振动模组以及所述旋转驱动模组均固定设置在所述基座上，所述超声振动模组与所述旋转驱动模组在所述基座上呈相对设置，所述三轴运动模组设置在所述基座上且与其活动连接，所述激光同轴送粉熔覆头设置在所述三轴运动模组上且位于所述超声振动模组的上方。其不足之处是，该方案加工时间长、效率低，易造成激光多余浪费或表面质量，且装置体积大，操作复杂。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的激光强化装置体积大，操作复杂，强化方法效率低，激光利用率低的问题，提供一种电力金具激光强化装置及方法，结构简单，操作简单，强化效率高，激光利用率高。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电力金具激光强化装置，包括：

激光强化头，用于向电力金具的强化区域发射激光；

夹持装置，用于固定装夹电力金具使激光射向强化区域；

反射装置，用于反射激光至其无法直射到的强化区域，强化区域设置在所述反射装置的反射面与激光强化头之间。

本发明的特点在于设置了激光强化头发出激光束对电力金具强化区域的其中半周表面进行强化，未作用于强化区域的激光束经反射装置反射至电力金具强化区域的另一半周表面，对半周表面进行强化反射装置，一次性对电力金具周向进行360°强化，强化效率高；同时，采用反射装置将边缘无法直接作用于金具的激光束反射至其余强化区域，提高激光利用率；激光强化过程中，无需旋转电力金具，操作更加简便，结构更加简单，装置体积减小。

作为优选，所述反射装置上转动连接有反射镜。

通过转动反射镜调节激光反射角度，一方面适用于不同尺寸的电力金具，保证强化区域均得到强化，另一方面在强化的同时转动反射镜保证强化区域的电力金具表面均能受到垂直入射的激光辐照，强化效果好。

作为优选，所述反射镜包括两个，两个反射镜对称设置在强化区域两侧。

电力金具通常为对称设置，对称的反射镜保证两侧强化区域辐照强度一致。

作为优选，所述反射装置还包括底座、两个支撑板和丝杠传动机构，所述支撑板与底座转动连接，所述反射镜固定在支撑板上，两个支撑板均与所述丝杠传动机构联动，随着丝杠的转动，两个支撑板同步相对或相背转动。

通过转动丝杠同时精确调节两个支撑板的角度，从而带动两面反射镜做镜像运动，保证两侧激光入射角度的一致。

作为优选，所述夹持装置包括固定座和滑块，所述滑块滑动设置在固定座上，所述滑块和固定座上均设有V型槽，V型槽开口相对设置，所述固定座上设有限位凸台，所述反射装置固定在固定座和滑块之间，所述固定座上螺纹连接有固定螺杆，所述固定螺杆一端与滑块贴合。

固定座和滑块从两侧夹紧固定电力金具，其中V型槽与电力金具的圆柱段侧面贴合，实现电力金具在X方向和Y方向上的定位，而限位凸台用于悬挂电力金具，凸台形状与电力金具悬挂孔形状适配，实现了电力金具在Z方向上的定位，提高了电力金具的固定质量。旋转固定螺杆调节滑块的位移，调节两侧V型槽的间距。

作为优选，所述反射镜为平面镜或凹面镜。

根据电力金具强化区域形状所需的入射角度进行选择。

一种电力金具激光强化方法，包括如下步骤：

S1.将电力金具固定在夹持装置上，并将激光强化头所发射的激光对准强化区域；

S2.调节反射装置的反射面位置，保证激光经反射后能够覆盖直射不到的强化区域；

S3.通过激光强化头对步骤S3设置后的电力金具进行激光强化。

将电力金具的待强化区域对准激光强化头，并在激光辐照前调节好反射装置的反射面位置角度，保证电力金具对准激光强化头的正面受到直接辐照，而背面无法直接辐照的部分也能同时经反射装置得到辐照，一次性实现全方向辐照，效率高，激光光斑超过强化区域的部分均能够被反射装置反射至强化区域上，激光利用率高。

作为优选，当反射装置包括两面对称的平面反射镜，两面反射镜之间的夹角为60~120°。

该调节角度下能够保证不同形状强化区域均能够得到充分且均匀的激光辐照。

作为优选，激光辐照时间为3~5 s，激光功率密度为5~10 W/mm²。

作为优选，步骤S3还包括：在激光强化过程中转动反射面，保证强化区域受到均匀的激光辐照。

通过旋转反射面调节不同角度的强化区域激光入射角度，保证各个角度收到均匀充分的激光辐照。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）设置反射装置一次性实现全方向辐照，效率高；（2）激光光斑超过强化区域的部分均能够被反射装置反射至强化区域上，激光利用率高；（3）反射装置角度可调，激光辐照充分且均匀，产品表面质量高；（4）通过设置夹持装置，快速稳定固定电力金具；（5）结构简单，使用操作简单方便。

附图说明

图1是本发明带电力金具的一种结构示意图。

图2是本发明无电力金具的一种结构示意图。

图3是本发明反射装置的一种结构示意图。

图4是本发明激光光束路径的一种示意图。

图5是本发明在另一角度激光光束路径的一种示意图。

图6是本发明在凹面镜下激光光束路径的一种示意图。

图中：1、激光强化头，2、夹持装置，21、固定座，211、限位凸台，22、滑块，23、V型槽，24、固定螺杆，3、反射装置，31、反射镜，32、支撑座，33、连杆，34、转动座，35、滚珠滑块，36、滚珠丝杠，37、导轨，38、底座，381、弧形凸块，4、U型环，41、圆弧段，42、竖直段，43、悬挂孔。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1所示， 一种电力金具激光强化装置，用于对U型环4进行激光强化，U型环4为对称结构，包括底部的圆弧段41、圆弧段41两端均向上延伸形成竖直的竖直段42，圆弧段41和竖直段42的横截面均为圆形，竖直段42顶部向上形成耳部，耳部上设有圆形悬挂孔43，竖直段42之间的圆弧段41周向均为待强化区域。强化装置包括：

激光强化头1，竖直向下设置，用于向电力金具的强化区域发射激光；

夹持装置2，用于固定装夹电力金具使激光射向强化区域；

反射装置3，用于反射激光至其无法直射到的强化区域，强化区域设置在反射装置3的反射面与激光强化头1之间。

如图2所示，夹持装置2包括固定座21和滑块22，固定座21呈U形结构，滑块22水平滑动设置在固定座21一侧，固定座21远离滑块22一侧的竖直板上设有竖直延伸的V型槽23，V型槽23开口朝向滑块22，该V型槽23顶部设有向内的圆形限位凸台211，滑块22上也设有V型槽23，两个V型槽23平行且开口相对设置。固定座21靠近滑块22的一侧上螺纹连接有固定螺杆24，固定螺杆24一端与滑块22贴合。滑块底部和固定座可以通过设置滑槽保证沿直线移动。V型槽23可向底部延伸，与反射装置3侧边弧形凸块381贴合，保证反射装置3对称设置在U型环4两侧。

反射装置3固定在在固定座的U形结构内，如图3所示，反射装置3为对称结构，对称轴与圆弧段41水平轴线平行。反射装置3包括底座38、两个支撑板32、丝杠传动机构和连杆33，支撑板32两均与底座38转动连接，反射镜31为平面镜，固定在支撑板32顶面，两个支撑板32底部均转动连接有连杆33顶端，连杆33底端设有丝杠传动机构，丝杠传动机构包括滚珠丝杠36、滑轨37和两个滚珠滑块35，滑轨37沿垂直于圆柱段41水平轴线的水平方向延伸并固定在底座38上，两个滚珠滑块35滑动设置在滑轨37上，滚珠丝杠36上设有两段旋向相反的螺纹，分别与两个滚珠滑块35活动连接，滚珠滑块35顶部固定有转动座34，连杆33底部转动连接在转动座34上，随着滚珠丝杠36的转动，滚珠滑块35同时靠近或分离，通过连杆33带动两个支撑板32同步相对或相背转动。

如图4所示，将两面反射镜31的夹角调整为90°时，圆弧段41上半周表面得到激光束的直接辐照，圆弧段41两侧的激光束经两面反射镜31反射辐照在下半周表面，强化区域一次性得到激光辐照，效率高，利用率高。

滚珠丝杠36一端可通过电机带动在辐照的同时进行反射镜夹角的调节，如图5所示，当反射镜夹角调节到120°左右时，圆弧段41底部能够得到两侧激光辐照，更多辐照提升辐照效果，弥补在夹角较小的情况下，圆弧段41底部激光入射角度过小导致辐照强度不够的问题。

反射镜31也可以为如图6所示的凹面镜。

实施例2

一种电力金具激光强化方法，包括如下步骤：

S1.将U型环固定在夹持装置2上，其中将一侧悬挂孔43悬挂在限位凸台211上进行Z向定位，旋转固定螺杆24移动滑块22，从两侧夹紧U型环，U型环的竖直段圆周面与两侧V型槽贴合并将激光强化头1所发射的激光对准圆弧段中部的强化区域，设置激光光斑的尺寸，其中长轴（垂直于圆弧段水平轴线）长度为两倍的圆弧段直径，短轴（平行于圆弧段水平轴线）长度为竖直段42的间距；

S2.转动滚珠丝杠36，调节反射装置3的反射面位置，保证激光经反射后能够覆盖直射不到的强化区域，两面反射镜31之间的夹角为60~120°；

S3.通过激光强化头1对步骤S2设置后的电力金具进行激光强化，激光辐照时间为3~5 s，激光功率密度为5~10 W/mm2，在激光强化过程中转动滚珠丝杠（可通过电机带动正反转）调节反射镜夹角，保证强化区域受到均匀充分的激光辐照。