【技术实现步骤摘要】
一种激光超声技术辅助脉冲激光打孔装置及方法
本专利技术涉及激光打孔领域,尤其是一种激光超声技术辅助脉冲激光打孔装置及方法。
技术介绍
激光打孔是一项非常重要的激光加工应用技术,通过聚焦透镜对激光束进行聚焦能够得到直径很小的光斑,在焦点处形成很高的温度。在脉冲激光的作用下,材料不断熔化和蒸发。最后,气体和打孔形成的等离子体会产生高压将杂质吹出孔洞,形成微孔。相对于传统的机械钻孔方式,激光打孔具有独特的优势和不可替代的作用,如效率高、精度高、无机械应力及无工具损耗等,已成为现代微小孔加工领域的关键技术之一。但是在脉冲激光打孔过程中材料会经历高温烧融和冷却凝结的复杂过程,最终在微孔内壁形成重铸层、热影响区和微裂纹,这对于零件的质量是极为不利的,同时也限制了脉冲激光打孔在工业中的广泛应用。公开号为CN103521933A的中国专利《一种激光诱导冲击波辅助激光打孔方法》公开了一种激光诱导冲击波辅助激光打孔方法,通过高能脉冲激光作用于工件上表面使工件上表面产生熔池,然后工件下侧的高能脉冲激光穿过约束层并作用于吸收层诱导等离子体爆炸产生冲击波,冲击波沿着工件向上传播并在固液界面处产生扰动,在固液界面产生拉应力,拉应力迫使熔融材料与工件分离,从而使熔融材料破碎并喷出孔外。该专利采用的是激光诱导冲击波的方法来加速熔融物的去除,进而提高打孔效率与质量,但该专利所述方法需要在工件下侧设置约束层,工艺相对复杂,且会对工件基体造成损伤。公开号为CN107790897A的中国专利《一种超声振动辅助激光打孔方法及装置》提供了一种超声振动辅助激光打孔方法及装置,在进行激光打孔的同时,超声 ...
【技术保护点】
1.一种激光超声技术辅助脉冲激光打孔装置,其特征在于,包括振动模块(1)、第一反射平面镜(2)、第一脉冲激光器(4)、第一脉冲激光器控制器(5)、计算机(6)、第二脉冲激光器控制器(7)、第二脉冲激光器(8)、第二反射平面镜(10)、超声探测器(13)和振动模块控制器(17);所述第一反射平面镜(2)位于最上方,其正下方依次为振动模块(1)、工件(12)和第二反射平面镜(10);所述工件(12)设置在夹具(14)上,夹具(14)设置在工作平台(15)上;所述超声探测器(13)置于工件(12)上侧,且不与工件(12)接触;所述工作平台控制器(16)的一端与工作平台(15)连接,另一端与计算机(6)连接;所述振动模块控制器(17)的一端与振动模块(1)连接,另一端与计算机(6)连接;所述超声探测器(13)与计算机(6)连接;所述第一脉冲激光器(4)、第一反射平面镜(2)和振动模块(1)依次位于同一光路上;所述第一脉冲激光控制器(5)的一端与第一脉冲激光器(4)连接,另一端与计算机(6)连接;所述第二脉冲激光器(8)、第二反射平面镜(10)依次位于同一光路上;所述第二脉冲激光控制器(7)的一 ...
【技术特征摘要】
1.一种激光超声技术辅助脉冲激光打孔装置,其特征在于,包括振动模块(1)、第一反射平面镜(2)、第一脉冲激光器(4)、第一脉冲激光器控制器(5)、计算机(6)、第二脉冲激光器控制器(7)、第二脉冲激光器(8)、第二反射平面镜(10)、超声探测器(13)和振动模块控制器(17);所述第一反射平面镜(2)位于最上方,其正下方依次为振动模块(1)、工件(12)和第二反射平面镜(10);所述工件(12)设置在夹具(14)上,夹具(14)设置在工作平台(15)上;所述超声探测器(13)置于工件(12)上侧,且不与工件(12)接触;所述工作平台控制器(16)的一端与工作平台(15)连接,另一端与计算机(6)连接;所述振动模块控制器(17)的一端与振动模块(1)连接,另一端与计算机(6)连接;所述超声探测器(13)与计算机(6)连接;所述第一脉冲激光器(4)、第一反射平面镜(2)和振动模块(1)依次位于同一光路上;所述第一脉冲激光控制器(5)的一端与第一脉冲激光器(4)连接,另一端与计算机(6)连接;所述第二脉冲激光器(8)、第二反射平面镜(10)依次位于同一光路上;所述第二脉冲激光控制器(7)的一端与第二脉冲激光器(8)连接,另一端与计算机(6)连接。2.根据权利要求1所述的一种激光超声技术辅助脉冲激光打孔装置,其特征在于,所述振动模块(1)包括基座(18)、导轨(19)、滑动块(20)、压电陶瓷超声振动器(21)和聚焦透镜(22);压电陶瓷超声振动器(21)为中空结构,激光束可从中空结构穿过,其上端面安装在基座(18)上;滑动块(20)可沿导轨(19)上下滑动,且为中空结构,激光束可从中穿过,滑动块(20)上侧安装在压电陶瓷超声振动器(21)的下侧;聚焦透镜(22)安装在滑动块(20)上。3.根据权利要求1所述的一种激光超声技术辅助脉冲激光打孔装置,其特征在于,所述第一脉冲激光器(4)和第二脉冲激光器(8)发出的激光经第一扩束器(3)、第二扩束器(9)扩束。4.根据权利要求3所述的一种激光超声技术辅助脉冲激光打孔装置,其特征在于,所述第二反射平面镜(10)与水平方向呈135°;所述第二脉冲激光器(8)发射的激光束依次通过第二扩束器(9)、第二反射平面镜(10)和分束镜(11)作用到工件(12)下表面。5.根据权利要求3所述的一种激光超声技术辅助脉冲激光打孔装置,其特征在于,所述第一反射平面镜(2)与水平方向呈45°;所述第一脉冲激光器(4)发射的激光束依次通过第一扩束器(3)、第一反射平面镜(2)和振动模块(1)聚焦到工件(12)上表面。6.一种激光超声技术辅助脉冲激光打孔方法,其特征在于,在第一脉冲激光器(4)对工件(12)加工之前,加工过程中以及加工之后的一段时间,采用第...
【专利技术属性】
技术研发人员:夏凯波,任乃飞,王后孝,石春辉,李涛,田佳男,柳苏洋,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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