一种在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统及抛光方法技术方案

本发明专利技术提供了一种在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统及抛光方法，涉及激光加工技术领域，其中在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统，其特征在于，包括：密封舱，密封舱内适于放置抛光试样，密封舱上设置有充气阀；真空泵，真空泵与密封舱相连接以抽取密封舱内的气体；激光器，激光器与密封舱相连接，激光器包括激光发射器、激光工作头和光纤传导结构，激光工作头设置于密封舱内部，光纤传导结构通过光纤过真空通管穿过密封舱的通孔与设置于密封舱的外部的激光发射器相连通。本发明专利技术在实现真空环境或多种气氛环境下激光抛光的同时，成本低，速率快，抛光效果好且激光传输过程中的能量损耗少。量损耗少。量损耗少。

【技术实现步骤摘要】
一种在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统及抛光方法


[0001]本专利技术涉及激光加工
，具体而言，涉及一种在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统及抛光方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着激光技术在工业领域内的应用，激光抛光技术作为一种高效环保的表面抛光技术备受关注。其原理是利用激光热效应熔化原始材料薄层，熔化的材料在表面毛细力和热毛细力的作用下流动填平表面微小凹陷，从而获得平滑的抛光表面，并且研究表明激光抛光的热影响区较小，同时材料的表面性能得到增强。
[0003]然而，在激光抛光
，研究人员发现激光抛光环境对抛光材料能够产生相应的有害影响，例如，钛及钛合金在空气中进行激光抛光会导致表面出现裂纹；钢在空气中进行激光抛光会出现氧化现象，表面呈黄色或碳黑色等。因此，为了避免影响激光抛光效果，需要对激光抛光过程中待抛光材料所处的环境加以控制。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的问题是如何避免抛光环境对激光抛光效果产生不利影响。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统，包括：
[0006]密封舱，所述密封舱内适于放置抛光试样，所述密封舱上设置有充气阀；
[0007]真空泵，所述真空泵与所述密封舱相连接以抽取所述密封舱内的气体；
[0008]激光器，所述激光器与所述密封舱相连接，所述激光器包括激光发射器、激光工作头和光纤传导结构，所述光纤传导结构的两端分别与所述激光发射器和所述激光工作头相连接；所述密封舱上设置有通孔，所述通孔上安装有光纤过真空通管，所述激光工作头设置于所述密封舱内部，所述光纤传导结构通过所述光纤过真空通管穿过所述通孔与设置于所述密封舱外部的所述激光发射器相连通；
[0009]控制柜，所述控制柜分别与所述密封舱、所述真空泵和所述激光器电性连接。
[0010]进一步地，所述光纤传导结构包括第一光纤传导结构和第二光纤传导结构，所述第一光纤传导结构的一端与所述激光工作头相连接，另一端与所述光纤过真空通管位于所述密封舱内部的一端相连接；所述第二光纤传导结构的一端与所述光纤过真空通管位于所述密封舱外部的一端相连接，另一端与所述激光发射器相连接。
[0011]进一步地，所述密封舱内还设置有真空检测机构和气体传感器，所述真空检测机构适于检测所述密封舱的真空度，所述气体传感器适于检测所述密封舱内的气体种类和气体浓度。
[0012]进一步地，所述在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统还包括视觉检测机构，所述视觉检测机构包括设置于所述密封舱内部的CCD相机和设置于所述密封舱上的视窗结构。
[0013]进一步地，所述在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统还包括XYZ三维移动平台，所述XYZ三维移动平台设置于所述密封舱内部适以放置所述抛光试样并带动所述抛光试样沿X、Y、Z三个维度移动。
[0014]进一步地，所述真空泵包括相互连接的前级泵和复合分子泵，所述复合分子泵与所述密封舱相连接以压缩所述密封舱内的空气并配合所述前级泵抽取所述密封舱内的气体。
[0015]本专利技术的在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统相较于现有技术的优势在于，本专利技术通过将抛光试样置于密封舱内，并通过真空泵抽取密封舱内的气体，实现抛光试样在真空环境下的激光抛光，又通过充气阀向密封舱内充入相应的保护气体或者活性气体，实现在多种气氛环境下的激光抛光，减少抛光环境对抛光试样产生的不利影响，如氧化、变色等。本专利技术将激光工作头设置于密封舱内部，避免了现有技术中将激光工作头设置于密封结构外部，需要透过玻璃等密封消耗件对密封舱内部的抛光试样进行抛光的操作，减少了消耗件的使用，降低了成本；本专利技术将激光发射器设置于密封舱的外部，减少了密封舱的体积，加快了真空泵抽真空以及充入保护气体或活性气体的速度，避免了激光发射器产生的热量对密封舱内环境的影响，提高了抛光过程的安全性；激光发射器发出的激光进入光纤传导结构后，又经过光纤过真空通管进入密封舱到达激光工作头，由于激光通过光纤传导结构到达激光工作头对抛光试样进行抛光的传导方式，能够在不影响激光传输的前提下，实现激光工作头灵活转动，有利于提高抛光效果，减少抛光死角；同时光纤过真空通管的设置，有利于激光由空气中进入真空环境时的稳定，减少能量损耗。
[0016]本专利技术还提供了一种在真空或多种气氛环境下的激光抛光方法，基于所述的在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统实现，包括如下步骤：
[0017]在将抛光试样放入密封舱内后，启动真空泵以对所述密封舱进行抽真空；
[0018]当所述密封舱内的真空度达到真空度阈值时，启动激光器以对所述抛光试样进行抛光。
[0019]进一步地，在所述启动激光器以对所述抛光试样进行抛光之前，还包括：当所述密封舱内的真空度达到真空度阈值时，关闭所述真空泵，向所述密封舱内充入保护气体；
[0020]当所述密封舱内的保护气体浓度达到气体浓度阈值时，启动所述激光器，在保护气体环境下进行激光抛光。
[0021]进一步地，当激光抛光完成后，打开所述充气阀以使所述密封舱内气压与外界气压相同后，打开所述密封舱，取出所述抛光试样。
[0022]进一步地，激光抛光过程中，通过视觉检测机构获取所述抛光试样实时图像，并传输到控制柜以判断是否达到预设抛光效果，达到后所述控制柜控制激光器停止工作以及XYZ三维移动平台回复初始位置。
[0023]本专利技术的在真空或多种气氛环境下的激光抛光方法相较于现有技术的优势与在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例中的在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统的分解示意图一；
[0025]图2为本专利技术实施例中的在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统的分解示意图二；
[0026]图3为本专利技术实施例中的在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统的整体示意图一；
[0027]图4为本专利技术实施例中的在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统的整体示意图二；
[0028]图5为本专利技术实施例中的密封舱的剖面图；
[0029]图6为本专利技术实施例中的在真空或多种气氛环境下的激光抛光方法的流程图；
[0030]图7为本专利技术实施例中抛光试样的原始表面
‑
激光抛光表面的形貌图；
[0031]图8为本专利技术实施例中抛光试样的原始表面形貌放大图；
[0032]图9为本专利技术实施例中激光抛光后抛光试样的表面形貌放大图。
[0033]附图标记说明：
[0034]1‑
密封舱；2
‑
充气阀；3
‑
真空泵；31
‑
前级泵；32
‑
复合分子泵；4
‑
激光发射器；5
‑
激光工作头；6
‑
光纤过真空通管；7
‑
气体传感器；8
‑
CCD相机；9...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统，其特征在于，包括：密封舱(1)，所述密封舱(1)内适于放置抛光试样，所述密封舱(1)上设置有充气阀(2)；真空泵(3)，所述真空泵(3)与所述密封舱(1)相连接以抽取所述密封舱(1)内的气体；激光器，所述激光器与所述密封舱(1)相连接，所述激光器包括激光发射器(4)、激光工作头(5)和光纤传导结构，所述光纤传导结构的两端分别与所述激光发射器(4)和所述激光工作头(5)相连接；所述密封舱(1)上设置有通孔，所述通孔上安装有光纤过真空通管(6)，所述激光工作头(5)设置于所述密封舱(1)内部，所述光纤传导结构通过所述光纤过真空通管(6)穿过所述通孔与设置于所述密封舱(1)外部的所述激光发射器(4)相连通；控制柜(13)，所述控制柜(13)分别与所述密封舱(1)、所述真空泵(3)和所述激光器电性连接。2.根据权利要求1所述的在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统，其特征在于，所述光纤传导结构包括第一光纤传导结构和第二光纤传导结构，所述第一光纤传导结构的一端与所述激光工作头(5)相连接，另一端与所述光纤过真空通管(6)位于所述密封舱(1)内部的一端相连接；所述第二光纤传导结构的一端与所述光纤过真空通管(6)位于所述密封舱(1)外部的一端相连接，另一端与所述激光发射器(4)相连接。3.根据权利要求1所述的在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统，其特征在于，所述密封舱(1)内还设置有真空检测机构和气体传感器(7)，所述真空检测机构适于检测所述密封舱(1)的真空度，所述气体传感器(7)适于检测所述密封舱(1)内的气体种类和气体浓度。4.根据权利要求1所述的在真空或多种气氛环境下的激光抛光系统，其特征在于，还包括视觉检测机构，所述视觉检测机构包括设置于所述密封舱(1)内部的CCD相机(8)和设置于所述密封舱(1)上的视窗结构(9)。5.根据权利要求1所述的在真空或多种气氛...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭斌，刘二举，徐杰，金阳，苏轩，单德彬，陈彦宾，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：