一种硬脆材料双光束热裂加工装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种硬脆材料双光束热裂加工装置及方法，属于硬脆材料激光加工领域。该装置及方法通过两束光同时施加到工件表面进行热裂加工，将热裂加工过程分为第一束光采用超快激光进行起裂、第二束光采用连续激光进行深裂，从而提高裂纹质量和深度，能够实现厚板硬脆材料激光高质量热裂加工，提高多种材料加工适用性和裂纹整齐度。

A Double-beam Hot Cracking Processing Device and Method for Hard and Brittle Materials

The invention discloses a dual-beam hot cracking processing device and method for hard and brittle materials, which belongs to the field of hard and brittle materials laser processing. The device and method apply two beams of light simultaneously to the workpiece surface for hot cracking processing. The hot cracking process is divided into the first beam using ultra-fast laser to initiate cracking and the second beam using continuous laser to deep cracking, thus improving the quality and depth of cracks, realizing high-quality laser hot cracking processing of hard and brittle materials, and improving the applicability and regularity of various materials.

【技术实现步骤摘要】
一种硬脆材料双光束热裂加工装置及方法
本专利技术属于硬脆材料激光加工领域，更具体地，涉及一种针对硬脆材料，特别是激光热裂的加工方法，采用两束光，一束起裂、一束深裂，提高激光硬脆材料热裂法加工的多种材料适用性和裂纹整齐度。
技术介绍
硬脆材料的接触加工式方法操作难度大、污染重、材料适用面窄。非接触式加工中，激光加工因其操作灵活、结构简单、效率高而颇受青睐。与金属材料不同，硬脆材料熔点高、应力强度差，激光与脆性材料相互作用难以形成熔池，“微爆”是激光与硬脆材料相互作用主要的物质去除方式。这种物质去除方式没有方向性，断面的热裂纹数量多、方向随机、不可控。激光热裂加工将热应力赋予方向性，激光作用在材料表面产生热应力，超过材料的应力强度阈值时，材料在应力的作用下发生开裂，开裂方向跟随激光的行进方向。这使得直接利用热裂纹完成硬脆材料的加工成为了可能。理论上来说，这是一种真正的无损、无污染、适用硬脆材料广泛的加工技术。超快激光脉冲宽度在皮秒、飞秒量级，其脉冲短、峰值功率高，在极小的空间内材料吸收大量的光能，建立大温度梯度，由此产生的热应力局部强度高、方向集中，可以实现材料的高质量应力开裂。但是，超本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬脆材料双光束热裂加工装置，其特征在于，包括：连续激光器(1)、超快激光器(2)以及支撑板(6)，连续激光器(1)包括连续激光头(4)，超快激光器(2)包括超快激光头(3)；支撑板(6)正面用于承载待加工工件(7)；其中，超快激光器(2)通过超快激光头(3)向待加工工件(7)发射超快激光光束(5)，在待加工工件(7)表面形成裂纹，实现起裂；超快激光是指脉冲宽度在皮秒或飞秒量级的激光；连续激光器(1)通过连续激光头(4)向待加工工件(7)发射连续激光光束(6)，用于使超快激光光束(5)起裂形成的裂纹进一步延伸，直至到达待加工工件(7)底面；超快激光头(3)和连续激光头(4)在加工路径上同...

【技术特征摘要】
1.一种硬脆材料双光束热裂加工装置，其特征在于，包括：连续激光器(1)、超快激光器(2)以及支撑板(6)，连续激光器(1)包括连续激光头(4)，超快激光器(2)包括超快激光头(3)；支撑板(6)正面用于承载待加工工件(7)；其中，超快激光器(2)通过超快激光头(3)向待加工工件(7)发射超快激光光束(5)，在待加工工件(7)表面形成裂纹，实现起裂；超快激光是指脉冲宽度在皮秒或飞秒量级的激光；连续激光器(1)通过连续激光头(4)向待加工工件(7)发射连续激光光束(6)，用于使超快激光光束(5)起裂形成的裂纹进一步延伸，直至到达待加工工件(7)底面；超快激光头(3)和连续激光头(4)在加工路径上同步运动，且超快激光头(3)在加工路径上始终位于连续激光头(4)正前方；连续激光光束(6)与超快激光光束(5)的边缘最短间距为100μm～200μm且连续激光光束(6)的光斑直径大于超快激光光束(5)的光斑直径。2.如权利要求1所述的一种硬脆材料双光束热裂加工装置，其特征在于，超快激光器(2)的参数设定如下：功率50W～200W，激光波长355nm～1064nm，脉冲宽度10fs～200ps且不大于待加工工件材料的电声耦合特征时间，重复频率50kHz～500kHz，光斑大小10μm～50μm，焦点位于待加工工件表面附近。3.如权利要求2所述的一种硬脆材料双...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴寒，马修泉，李扬威，张聪，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42