本發(fā)明涉及管道修復(fù)工具領(lǐng)域，具體涉及一種現(xiàn)場管道焊修后激光沖擊強化設(shè)備及使用方法。

背景技術(shù)：

1、激光沖擊強化技術(shù)作為一種先進的表面加工技術(shù)，能夠有效提升金屬材料表面的耐損性、粗糙度、硬度，改善工件的抗拉（壓）強度、疲勞壽命及殘余應(yīng)力分布等特性，被廣泛應(yīng)用于金屬材料機械加工、增材制造、焊接、熔覆后的表面處理。

2、激光沖擊強化時所需的激光能量、峰值功率相對較高，常用的光纖激光器難以滿足，然而激光沖擊強化裝備用固體激光器自身對加工環(huán)境及機械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠性要求較高，一般體積與重量也相對較大。使得激光沖擊強化裝備的現(xiàn)場加工充滿挑戰(zhàn)。此外，傳統(tǒng)激光沖擊強化裝備工作方式往往采用固定激光器移動工件來實現(xiàn)加工，以確保輸出激光可以有效的作用到工件的待加工部位，而現(xiàn)場作業(yè)往往無法滿足該工作狀態(tài)。

3、針對管道，管狀設(shè)施投產(chǎn)后的維護現(xiàn)狀而言：首先，管道、管狀設(shè)施，儲運罐體類設(shè)備在投入使用后往往需長時間不間斷的高效運作，一但出現(xiàn)破損、開裂等問題時，可能涉及到大規(guī)模、大批量生產(chǎn)停滯問題，造成較大的經(jīng)濟損失與安全隱患，因此修復(fù)的次數(shù)與修復(fù)后的可靠性顯得尤為重要。

4、其次，管道、管狀設(shè)施，儲運罐體類設(shè)備在實際應(yīng)用中面臨著高溫疲勞，腐蝕，高壓流體的沖擊等難題，此類問題在通過焊接、焊補、熔覆修復(fù)后，由于殘余應(yīng)力的分布不均，導(dǎo)致焊接處存在較大的拉應(yīng)力，易產(chǎn)生開裂、破壞，而激光沖擊強化可以有效的改善焊后殘余應(yīng)力分布。

5、最后，激光沖擊強化技術(shù)屬于表面加工技術(shù)，其特點就是作用于工件材料表面改性，這一點也恰好適用于管道、管狀設(shè)施，儲運罐體類薄壁設(shè)備，將其應(yīng)用于制造與修復(fù)預(yù)后可以顯著的提高這類設(shè)備的可靠性與使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有激光沖擊強化裝備體積大、重量大，需要移動工件進行加工，不能夠適用于管道制造與修復(fù)，針對此不足，提出了一種現(xiàn)場管道焊修后激光沖擊強化設(shè)備及使用方法。

2、為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

3、一種現(xiàn)場管道焊修后激光沖擊強化設(shè)備及使用方法，包括激光器、焦距調(diào)節(jié)模塊、轉(zhuǎn)向擺動模塊、管道裝夾轉(zhuǎn)動模塊和沖擊約束水層供給模塊，所述激光器安裝與焦距調(diào)節(jié)模塊內(nèi)，所述轉(zhuǎn)向擺動模塊一端與焦距調(diào)節(jié)模塊連接，另一端與管道裝夾轉(zhuǎn)動模塊連接，所述沖擊約束水層供給模塊包括水管，沖擊約束水層供給模塊通過水管與焦距調(diào)節(jié)模塊連接；

4、其中，所述管道裝夾轉(zhuǎn)動模塊用于將設(shè)備固定于管道上，并帶動設(shè)備沿管道外壁進行旋轉(zhuǎn)運動，同時調(diào)整激光器的位置高度；

5、所述轉(zhuǎn)向擺動模塊用于調(diào)整激光的角度；

6、所述焦距調(diào)節(jié)模塊用于調(diào)節(jié)激光器與管壁之間的距離；

7、所述沖擊約束水層供給模塊，用于提供激光沖擊時所需的約束水層。

8、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述焦距調(diào)節(jié)模塊包括第一底板，所述第一底板上設(shè)置有兩個第一軸承座，且通過第一軸承座固定有第一絲杠，所述第一絲桿的一端與第一電機的輸出端連接，所述第一絲桿上設(shè)置有第一滑塊，所述第一滑塊上固定有滑臺，所述激光器固定于滑臺上，所述滑臺下方固定有兩條第一導(dǎo)軌，所述第一導(dǎo)軌安裝與兩個導(dǎo)向塊上，兩個所述導(dǎo)向塊安裝與第一底板上，所述滑臺上方前后堆成設(shè)置有前擋板，所述第一底板兩側(cè)固定有兩個側(cè)板，兩個所述側(cè)板上方固定有頂板，一側(cè)所述側(cè)板外固定有控制盒組件。

9、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)向擺動模塊包括馬達、擺臂、第二電機、轉(zhuǎn)軸和支撐安裝座，所述馬達固定于頂板上，所述擺臂安裝與馬達上，所述支撐安裝座與擺臂之間通過轉(zhuǎn)軸連接，所述第二電機固定設(shè)置與支撐安裝座外側(cè)，且第二電機的輸出端與轉(zhuǎn)軸連接。

10、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述擺臂和支撐安裝座上分別安裝有走線支架。

11、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述管道裝夾轉(zhuǎn)動模塊包括升降機構(gòu)和鎖緊機構(gòu)，所述升降機構(gòu)上下分別安裝有連接板，所述連接板上固定有環(huán)形滑塊，兩個所述環(huán)形滑塊分別滑動設(shè)置于兩個環(huán)形滑軌上，兩個所述環(huán)形滑軌分別安裝與兩個行星齒輪上，所述鎖緊機構(gòu)設(shè)置于兩個行星齒輪之間，所述鎖緊機構(gòu)上設(shè)置有若干鎖緊螺栓，上方所述環(huán)形滑塊上固定有第三電機，所述第三電機的輸出端連接有轉(zhuǎn)動軸，所述轉(zhuǎn)動軸另一端通過軸承固定于下方的環(huán)形滑塊上，所述轉(zhuǎn)動軸上安裝有兩個小齒輪，且小齒輪與相鄰的行星齒輪嚙合。

12、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述鎖緊機構(gòu)與兩個行星齒輪之間設(shè)置有若干頂絲墊塊，所述頂絲墊塊上安裝有鎖緊螺栓。

13、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述升級機構(gòu)包括第二底板，所述第二點上設(shè)置有兩個第二軸承座，兩個所述第二軸承座之間設(shè)置有第二絲桿，所述第二絲桿的一端與第四電機的輸出端連接，所述第四電機固定于第二底板上，所述第二絲桿上設(shè)置有第二滑塊，所述第二滑塊上固定有蓋板，所述蓋下靠近第二底板一側(cè)固定有兩個滑板，兩個所述滑板分別固定與兩個第三滑塊上，所述第三滑塊安裝于第二導(dǎo)軌上，所述第二導(dǎo)軌安裝與第二底板上，所述蓋板遠離第二底板一側(cè)與支撐安裝座連接。

14、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述行星齒輪、環(huán)形滑軌和鎖緊機構(gòu)均設(shè)置為分體結(jié)構(gòu)。

15、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述沖擊約束水層供給模塊包括水箱主體、軟抽泵組件、均流過濾器和輸水管路，所述水箱主體上方設(shè)置有液位顯示、壓力顯示和溫度顯示，所述軟抽泵組件的一端連接與水箱主體上方，另一端固定于焦距調(diào)節(jié)模塊上方，且與輸水管路連接，所述均流過濾器固定于焦距調(diào)節(jié)模塊上方，所述輸水管路的另一端與均流過濾器連接，所述均流過濾器上連接有竹節(jié)水管。

16、一種現(xiàn)場管道焊修后激光沖擊強化設(shè)備的使用方法，包括以下步驟：

17、s1、確認管道需要修補位置；

18、s2、通過人工將激光沖擊強化設(shè)備中的管道裝夾轉(zhuǎn)動模塊套裝于管道上，且通過爬管機器人將激光沖擊強化設(shè)備帶至管道修補處；

19、s3、通過鎖緊螺栓將激光沖擊強化設(shè)備固定于管道上，通過第三電機帶動激光沖擊強化設(shè)備沿管道外壁旋轉(zhuǎn)，使激光器靠近管道需要修補位置；

20、s4、通過第四電機帶動升級機構(gòu)移動，使激光器再次靠近管道需要修補位置；

21、s5、轉(zhuǎn)向擺動模塊中的第二電機帶動擺臂進行擺動，調(diào)整激光器的發(fā)射角度；

22、s6、焦距調(diào)節(jié)模塊中的第一電機帶動激光器前后移動，調(diào)整激光器的焦距；

23、s7、完成調(diào)焦后，激光器發(fā)射激光，對管道修補處進行修補；

24、s8、完成修補后，通過爬管機器人，將激光沖擊強化設(shè)備進行回收。

25、有益效果

26、本發(fā)明提出的一種現(xiàn)場管道焊修后激光沖擊強化設(shè)備及使用方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

27、1、本發(fā)明將激光沖擊強化工藝靈活高效的運用在管道及罐體設(shè)備焊修后的表面處理維護，從而有效提高設(shè)備的使用壽命，修補可靠性，最終達到降本增效的目的；

28、2、本發(fā)明涉及的激光沖擊強化設(shè)備通過調(diào)節(jié)激光器的前后移動、平面擺動、定軸自轉(zhuǎn)、繞管周轉(zhuǎn)、垂直升降等獨立/協(xié)同控制，以適應(yīng)不同的管道焊接維修軌跡；

29、3、本發(fā)明涉及的激光沖擊強化設(shè)備能夠與現(xiàn)有大負載爬桿機器人聯(lián)合使用，可實現(xiàn)長距離、高維度、多管路、大范圍的連續(xù)加工能力；

30、4、將本發(fā)明涉及的激光沖擊強化設(shè)備中的管道裝夾轉(zhuǎn)動模塊去除，改為搭配重載爬壁機器人聯(lián)合使用，可實現(xiàn)對大型罐體，艙體、殼體設(shè)備的加工；

31、5、本發(fā)明涉及的激光沖擊強化設(shè)備可與搭載了集成水箱的移動設(shè)備聯(lián)合使用，實現(xiàn)可移動式?jīng)_擊設(shè)備。