1.一种基于激光冲击波技术实现水下焊缝强化的方法,其特征在于该方法具体步骤如下:
(1)将位于水下构件(9)上的焊缝及用于强化的激光脉冲束的参数信息输入计算机(6);所述计算机(6)向控制器(5)发出指令,使水泵(8)开启形成一定压力和流量的清澈流水,流水通过水管(7)和强化冲击头(10)后,推开防反冲瓣膜(20)后喷出,并排开其它水体,在所述强化冲击头(10)与所述焊缝之间形成稳定清澈的水体;
(2)操作所述计算机(6),向所述控制器(5)发出指令使测距仪(11)发出红外线,测量所述强化冲击头(10)到所述构件(9)上待强化焊缝区域的距离,测得的距离由显示器(4)显示;
(3)读取距离信息并输入到所述计算机(6),所述计算机(6)自动与原先设定的数据信息比较,随后向所述控制器(5)发出指令,使机械手(1)运动以调整所述强化冲击头(10)的位置,使光斑的大小符合要求,且使两光斑中心的连线与所述焊缝垂直;
(4)激光发生器(2)得到所述控制器(5)指令后发出激光脉冲束,激光脉冲束由导光纤维(3)传导至所述强化冲击头(10)后,被分光镜(25)分成两束激光脉冲束;一束直接经过第二会聚透镜(23)射出,另一束经全反镜(14)反射后再经过第一会聚透镜(16)射出;所述两束激光脉冲束同时辐照诱导产生高压冲击波,对所述焊缝实施强化,在强化过程中,高压冲击波能够在水体中诱导空泡产生,随后空泡自行破灭,从而在水体中形成多次冲击波对焊缝实施多次强化,从而去除焊接形成的拉应力,并有残余压应力的产生;
(5)所述焊缝的某一位置强化完成后,所述机械手(1)得到所述控制器(5)发出的指令,沿着所述焊缝方向移动,改变所述强化冲击头(10)的位置,对所述焊缝实施下一位置强化,直至完成整条焊缝的强化;强化完成后,操作所述计算机(6)向所述控制器(5)发送信号,关闭所述水泵(8),切断所述激光发生器(2)的电源,收起所述机械手(1)。
2.一种基于激光冲击波技术实现水下焊缝强化的装置,其特征在于该装置包括激光发生器(2)、导光系统、距离调节系统、供水系统及控制系统;所述导光系统包括导光纤维(3)、强化冲击头(10)、分光室壳体(13)、全反镜(14)、第一压边圈(15)、第一会聚透镜(16)、第一软垫片(17)、内锥孔圆套(19)、防反冲瓣膜(20)、混合体(21)、第二压边圈(24)、第二会聚透镜(23)、第二软质垫片(22)、分光镜(25)、第三压边圈(26)、第三软质垫片(27)及透明玻璃片(28);所述导光纤维(3)的一端连接所述激光发生器(2),所述导光纤维(3)的另一端连接所述强化冲击头(10),所述强化冲击头(10)是含有多个零件和多个通道的多用途集成件,所述强化冲击头(10)的左端是密闭的分光室,所述分光镜(25)和所述全反镜(14)安装在所述分光室中,所述混合体(21)设置在所述强化冲击头(10)中端,所述混合体(21)与所述分光室壳体(13)通过螺纹连接,所述混合体(21)包含多个光路通道和水流通道;所述第一软质垫片(17)和第一会聚透镜(16)依次放入所述混合体(21)的第一孔道中,所述第一压边圈(15)通过螺纹连接将所述第一会聚透镜(16)和所述第一软质垫片(17)压紧固定在所述混合体(21)的第一孔道中,所述第二软质垫片(22)和所述第二会聚透镜(23)依次放入所述混合体(21)第二孔道中,所述第二压边圈(24)通过螺纹将所述第二会聚透镜(23)和所述第二软质垫片(22)压紧固定在所述混合体(21)的第二孔道中,所述第二会聚透镜(23)的光轴与所述第一会聚透镜(16)的光轴平行,所述第三软质垫片(27)和所述透明玻璃片(28)依次放入所述混合体(21)的第三孔道中,所述第三压边圈(26)通过螺纹连接将所述透明玻璃片(28)和所述第三软质垫片(27)固定在所述混合体(21)中第三孔道中;所述强化冲击头(10)的右端壳体为所述内锥孔圆套(19),所述内锥孔圆套(19)与所述混合体(21)通过螺纹连接,所述内锥孔圆套(19)内部有四片所述防反冲瓣膜(20),所述防反冲瓣膜(20)的形状呈扇形且两侧都有三根绑带,所述防反冲瓣膜(20)两侧的绑带穿过所述内锥孔圆套(19)壁上的孔,所述防反冲瓣膜(20)两侧对应的绑带两两系紧,所述防反冲瓣膜(20)系好后张口向右,在一定压力和流量的水流作用下,所述防反冲瓣膜(20)能够贴附于所述内锥孔圆套(19)的内壁,让激光脉冲束通过,在高压产生冲击波后,所述防反冲瓣膜(20)的张口在高压冲击作用下张开,四片所述防反冲瓣膜(20)两两贴合在一起,防止高压冲击波对所述强化冲击头(10)内的光学器件的损坏;所述距离调节系统包括机械手(1)、强化冲击头(10)、测距仪(11)、显示器(4)及构件(9),所述机械手(1)具有五个自由度,所述机械手(1)的一端通过基座安装在岸上,所述机械手(1)的另一端设有法兰盘,所述机械手(1)的法兰盘与所述分光室壳体(13)通过螺栓连接,所述强化冲击头(10)相对所述构件(9)的位置能够通过所述机械手(1)的运动来调节,所述测距仪(11)安装在所述分光室壳体(13)的左端面上,所述测距仪(11)是防水的,所述测距仪(11)发出的红外线能够通过所述强化冲击头(10)内部光通道到达所述焊缝的表面,所述显示器(4)放置于岸上并通过信号线连接所述测距仪(11),用于显示所述测距仪(11)所测得的距离;所述供水系统包括水泵(8)、水管(7)、管接头(18)及强化冲击头(10),所述水泵(8)的进水口连接着自来水管,所述水泵(8)的出水口连接着软质的所述水管(7),所述管接头(18)通过两端的管螺纹分别与所述水管(7)和所述强化冲击头(10)连接,自来水通过所述水泵(8)后形成一定的压力和流量的水流,依次通过所述水管(7)、所述管接头(18)和所述强化冲击头(10)内部的水流通道喷出;所述控制系统包括计算机(6)和控制器(5),所述计算机(6)存贮信息并向所述控制器(5)发送相应的信号来控制所述水泵(8)的开关及管内水流的压力和流量的大小,所述控制器(5)控制所述机械手(1)的运动和激光发生器(2)的开关以及激光脉冲束的参数。