一种激光加工雾化片微孔的方法技术

本发明专利技术涉及雾化片加工技术领域，公开了一种激光加工雾化片微孔的方法，包括以下步骤：S1，将微孔的锥孔段沿大径至小径方向预分为至少三层；S2、在加工每一层的锥孔段时分别设置激光器的参数，激光器发出红外激光束，调整红外激光束的焦点，依次加工出各个预分层的锥孔段；S3、调整激光器的参数，激光器发出紫外激光束，调整紫外激光束的焦点至雾化片的直孔段处，加工出微孔的直孔段。根据每一层的锥孔段的孔深和直径对红外激光束进行调整，逐层加工出锥孔段，保证锥孔段的大锥度成型；利用紫外激光束加工出直孔段，保证直孔段的孔径小于3μm；对微孔进行分段、分层式加工，利用不同激光的性质同时加工出包含有大锥角的锥孔和小直径的直孔的微孔。

【技术实现步骤摘要】
一种激光加工雾化片微孔的方法
本专利技术涉及雾化片加工
，特别是涉及一种激光加工雾化片微孔的方法。
技术介绍
微型雾化器主要由换能器、吸水棉条、驱动电源和外壳组成，而微型雾化器的核心零部件是换能器，换能器也就是微孔雾化片，微孔雾化片一般由金属片和压电陶瓷组成，压电陶瓷在驱动电源的作用下发生压电效应并产生高频振荡，通过高频的金属振荡将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾，从而产生雾化并从微孔喷出，相比加热雾化方式，能源得到较大的节省。微米级的微孔加工，通常选择激光加工，激光加工微孔的主要放置有两种，一是使用红外激光，将材料表面的物质加热汽化(蒸发)，以除去材料，但其加工的微孔直径至少有4μm；二是使用紫外激光，直接将材料的分子键打断，使分子脱离物体，其加工的纳米级微孔但锥度极小。申请公布号为CN105057895A申请公布日为2015.11.18的中国专利技术专利申请公开了一种超短脉冲激光钢箔微孔成型及锥度改善方法，激光生成步骤：采用飞秒激光器产生红外激光；激光打孔步骤：红外激光经过衰减处理后通过聚焦透镜聚焦到钢箔表面通过轮廓迂回法在钢箔表面制备微孔；红外激光的聚焦光斑随着微孔深度的增加而逐渐下移进给；表面清理步骤：微孔制备结束后对钢箔表面进行清理；其中，红外激光为基模激光。上述超短脉冲激光钢箔微孔成型及锥度改善方法采用飞秒红外激光通过轮廓迂回并同时下移给进聚焦平面的方式加工微孔，该方法加工出来的微孔直径在10μm以上。用于雾化器的雾化片有多个微孔，微孔多为锥形结构，其锥角的大小对雾化后的液滴大小以及整个雾化过程的稳定性有着决定性影响。为了追求雾化器最佳的雾化效果，如图1所示，雾化片101上的微孔102由锥孔段103和直孔段104连接而成，在锥孔段为40°～90°的大锥角，直孔段直径小于3μm时，雾化效果最佳。但是现有的激光加工方法不管是红外激光还是紫外激光，在加工微孔时均无法加工出同时包含有大锥角的锥孔和小直径的直孔的微孔。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种激光加工雾化片微孔的方法，以解决现有技术中的激光加工方法无法加工出同时包含有大锥角的锥孔和小直径的直孔的微孔的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种激光加工雾化片微孔的方法，包括以下步骤：S1，根据待加工雾化片上微孔的锥孔段的锥度和孔深，将微孔的锥孔段沿大径至小径方向预分为至少三层；S2、根据划分后的每一层的锥孔段的孔深和直径，在加工每一层的锥孔段时分别设置激光器的参数，激光器发出红外激光束，根据待加工的锥孔段的层数调整红外激光束的焦点，由锥孔段的大径至小径方向依次加工出各个预分层的锥孔段；S3、调整激光器的参数，激光器发出紫外激光束，调整紫外激光束的焦点至雾化片的直孔段处，加工出微孔的直孔段。优选地，步骤S2中，激光器的参数包括激光脉宽、工作功率、扫描速度和重复频率，激光脉宽为290fs～10ps，工作功率为0～40W，扫描速度为0～2000mm/s，重复频率为1～600kHz，激光器的参数还包括脉冲频率或脉冲波长，脉冲波长大于0.7μm，激光器发出红外激光束。优选地，激光器的参数还包括脉冲能量，定义脉冲能量为E，待加工的锥孔段的每一层的直径为d、孔深为为h，孔径、孔深和脉冲能量之间的关系满足：其中，LB为雾化片待加工处的材料汽化热体积热值，LM为材料熔化热体积热值，θ为红外激光束照射材料表面时的发散半角。优选地，改变激光器的参数中的脉冲频率或脉冲波长，脉冲波长小于0.4μm，激光器发出紫外激光束。优选地，步骤S2或S3中，通过调整光学系统调整红外激光束或紫外激光束的焦点，光学系统包括沿激光的光路依次布置的双分离透镜、光阑和聚焦物镜，改变双分离透镜和聚焦物镜的焦点位置以调整红外激光束或紫外激光束的焦点。优选地，步骤S2或S3中，在待加工的雾化片的上方布置喷嘴，加工锥孔段与直孔段的同时，通过喷嘴向雾化片的微孔处喷射气体，清除熔渣。优选地，喷嘴喷射出的气体为氮气或CO2，气体的喷射压力不大于1MPa。本专利技术实施例一种激光加工雾化片微孔的方法与现有技术相比，其有益效果在于：根据雾化片的微孔的锥孔段的大锥度需求，将锥孔段分为多层，根据每一层的锥孔段的孔深和直径对红外激光束进行调整，以适配锥孔段的每一层的锥度，逐层加工出锥孔段，保证锥孔段的大锥度成型；同时利用紫外激光束加工出直孔段，保证直孔段的孔径小于3μm；对微孔进行分段、分层式加工，利用不同激光的性质实现同时加工出包含有大锥角的锥孔和小直径的直孔的微孔。附图说明图1是现有的雾化片以及雾化孔的结构示意图；图2是本专利技术的雾化片的锥孔段分层后的结构示意图；图3是本专利技术的激光加工雾化片微孔的方法的加工状态示意图；图4是图3的激光加工雾化片微孔的方法的光学系统的结构示意图。图中，1、激光器；2、激光束；3、光学系统；31、双分离透镜；32、光阑；33、聚焦物镜；4、喷嘴；5、夹具；6、工作台；101、雾化片；102、微孔；103、锥孔段；104、直孔段。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术的一种激光加工雾化片微孔的方法的优选实施例，如图2至图4所示，雾化片101上的微孔102由锥孔段103和直孔段104连接而成，锥孔段为40°～90°的大锥角，直孔段直径小于3μm，锥孔段的大径朝上，直孔段位于锥孔段的下侧。该激光加工雾化片微孔的方法包括以下步骤：S1，将待加工的雾化片101布置在夹具5上，利用夹具5对雾化片101进行固定，将夹具5安装固定在工作台6上，在雾化片101的上方布置喷嘴4、激光器1和光学系统3，喷嘴4布置在侧上方以避免影响激光器1发出的激光束2，光学系统3布置在激光器1与雾化片101之间，光学系统3包括双分离透镜31、光阑32和聚焦物镜33，双分离透镜31、光阑32和聚焦物镜33，沿激光束2的光路依次布置。根据待加工的雾化片101上微孔102的锥孔段103的锥度和孔深，将锥孔段103沿大径至小径方向预分为三层，并确定每一层的锥孔段103的直径和孔深；S2，根据划分后的每一层的锥孔段103的孔深和直径，在加工每一层的锥孔段103时分别设置激光器1的参数，激光器1的参数包括激光脉宽、工作功率、扫描速度和重复频率，激光脉宽为290fs～10ps，工作功率为0～40W，扫描速度为0～2000mm/s，重复频率为1～600kHz；激光器1的参数还包括脉冲频率或脉冲波长，调整激光器1的脉冲波长大于0.7μm，激光器1发出红外激光束。激光器1的参数还包括脉冲能量，定义脉冲能量为E，待加工的锥孔段103的每一层的直径为d、孔深为为h，孔径d、孔深h和脉冲能量E之间成非线性关系，该关系满足：其中，LB为雾化片101待加工处的材料汽化热体积热值，LM为材料熔化热体积热值，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光加工雾化片微孔的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，根据待加工雾化片上微孔的锥孔段的锥度和孔深，将微孔的锥孔段沿大径至小径方向预分为至少三层；S2、根据划分后的每一层的锥孔段的孔深和直径，在加工每一层的锥孔段时分别设置激光器的参数，激光器发出红外激光束，根据待加工的锥孔段的层数调整红外激光束的焦点，由锥孔段的大径至小径方向依次加工出各个预分层的锥孔段；S3、调整激光器的参数，激光器发出紫外激光束，调整紫外激光束的焦点至雾化片的直孔段处，加工出微孔的直孔段。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光加工雾化片微孔的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，根据待加工雾化片上微孔的锥孔段的锥度和孔深，将微孔的锥孔段沿大径至小径方向预分为至少三层；S2、根据划分后的每一层的锥孔段的孔深和直径，在加工每一层的锥孔段时分别设置激光器的参数，激光器发出红外激光束，根据待加工的锥孔段的层数调整红外激光束的焦点，由锥孔段的大径至小径方向依次加工出各个预分层的锥孔段；S3、调整激光器的参数，激光器发出紫外激光束，调整紫外激光束的焦点至雾化片的直孔段处，加工出微孔的直孔段。


2.根据权利要求1所述的激光加工雾化片微孔的方法，其特征在于，步骤S2中，激光器的参数包括激光脉宽、工作功率、扫描速度和重复频率，激光脉宽为290fs～10ps，工作功率为0～40W，扫描速度为0～2000mm/s，重复频率为1～600kHz，激光器的参数还包括脉冲频率或脉冲波长，脉冲波长大于0.7μm，激光器发出红外激光束。


3.根据权利要求2所述的激光加工雾化片微孔的方法，其特征在于，激光器的参数还包括脉冲能量，定义脉冲能量为E，待加工的锥孔段的每一层的直径为d、孔深为为h，孔径、孔深和脉冲能量之...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建辉，赖立怡，黄智，陈震林，陈晓生，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44