一种微纳结构激光成形装置及成形方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微纳结构激光成形装置及成形方法，包括控制系统和水气耦合约束激光系统，激光头位于水气耦合通道环的中心，水气耦合通道环包括水通道和气通道，气通道位于水通道外侧，气通道的出口位于喷嘴底部的外侧，使喷嘴底部形成从内向外依次设置的激光束、水柱环和气体保护层。本发明专利技术基于光学原理及激光加工过程特性，在激光束外围依次形成压力水柱和保护气氛以约束激光至成形材料表面，在保护气氛中，压力水柱对加工微区内熔渣等加工产物的冲刷，成形清洁的成形微结构，实现了自清洁微/纳孔结构的制造，简化了成形工艺，提高了成形质量与效率。

【技术实现步骤摘要】
一种微纳结构激光成形装置及成形方法
本专利技术涉及激光微加工设备，特别是涉及一种微纳结构激光成形设备及成形方法。
技术介绍
金属材料表面进行微/纳结构化，不仅可发挥金属材料本身的固有性能，更重要的是，微/纳复合结构具有特殊的功能属性，如，疏水性、减磨性、抗菌性等，已广泛应用于功能零部件的制造。激光作为一种绿色高能束，其照射材料表面会致使微区材料内部温度上升直至熔化/气化的过程。与传统加工技术相比，激光加工技术具有加工生产效率高、材料浪费少、材料适应性强、制造柔性高、材料影响区小等优点，己成为微结构材料的一种重要成形手段。现有金属材料表面激光成形微/纳结构技术中，主要可归纳为两方面：一是，通过成形装备的设计实现微/纳结构的制造。二是，通过采用飞秒激光器作为热源，侧重激光成形工艺研究。而现有技术的共性特点是直接将激光热源作用于材料表面，依靠热源将材料熔化/气化，形成凹坑等微结构。在微结构的激光加工过程中，激光束与材料作用后形成液态熔池，熔池内的对流使得液态材料自熔池底部向上部迁移，在熔池边缘堆积、氧化与凝固，最终导致微孔内部或附近存在大量熔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微纳结构激光成形装置，其特征在于：包括控制系统和水气耦合约束激光系统(4)；水气耦合约束激光系统(4)包括水气耦合通道环(16)、喷嘴(17)和激光头(13)，水气耦合通道环(16)包括水通道(19)和气通道(20)，气通道(20)设置于水通道(19)的外侧；激光头(13)安装于水气耦合通道环(16)的中心位置，激光头(13)的底部设有喷嘴(17)，喷嘴的中心位置设有供激光束通过的激光束通道(21)，激光束通道的外侧设有环状水柱通道(22)，水通道的出口与水柱通道(22)相连通，气通道(20)的出口位于喷嘴底部的外侧，使喷嘴底部形成从内向外依次设置的激光束、水柱环和气体保护层。/n

【技术特征摘要】
1.一种微纳结构激光成形装置，其特征在于：包括控制系统和水气耦合约束激光系统(4)；水气耦合约束激光系统(4)包括水气耦合通道环(16)、喷嘴(17)和激光头(13)，水气耦合通道环(16)包括水通道(19)和气通道(20)，气通道(20)设置于水通道(19)的外侧；激光头(13)安装于水气耦合通道环(16)的中心位置，激光头(13)的底部设有喷嘴(17)，喷嘴的中心位置设有供激光束通过的激光束通道(21)，激光束通道的外侧设有环状水柱通道(22)，水通道的出口与水柱通道(22)相连通，气通道(20)的出口位于喷嘴底部的外侧，使喷嘴底部形成从内向外依次设置的激光束、水柱环和气体保护层。


2.根据权利要求1所述的微纳结构激光成形装置，其特征在于：水通道(19)的入口处设有进水阀(18)，气通道(20)的入口处设有进气阀(14)。


3.根据权利要求1所述的微纳结构激光成形装置，其特征在于：还包括基座和成形工作台(6)，水气耦合约束激光系统(4)和成形工作台(6)安装于基座上，基座安装有第一驱动装置、第二驱动装置；控制系统控制第一驱动装置带动水气耦合约束激光系统(4)升降，以及控制第二驱动装置带动成形工作台(6)平移。


4.根据权利要求1所述的微纳结构激光成形装置，其特征在于：还包括成形工作台(6)，成形工作台(6)的出水口依次与过滤器(8)、增压水泵(9)相连通，增压水泵(9)的进水端与过滤器(8)相连通，出水端与压力水道(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏木建，周广宏，李年莲，刘磊，林岳宾，张满，刘爱辉，丁红燕，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32