一种外加轴向电场与侧向气流协同辅助激光打孔的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种外加轴向电场与侧向气流协同辅助激光打孔的装置及方法，包括激光打孔系统、轴向电场辅助单元和侧向气流辅助单元，所述激光打孔系统用于工件的微孔加工；所述轴向电场辅助单元对称安装在工件两侧，用于在工件附近产生轴向电场，且所述轴向电场辅助单元与所述激光打孔系统的激光喷嘴同轴；所述侧向气流辅助装置安装在工件左侧，用于产生风场气流。本发明专利技术通过外加轴向电场的辅助作用，可对等离子体中带电粒子密度和等离子体的运动形态产生影响，减弱等离子体对入射激光的屏障效应与散射作用，提高激光利用效率。通过侧吹气流的辅助作用，可吹除材料蒸气，间接的减少了等离子体的生成，同时侧向气流可加速工件表面的气流运动，避免热量累计，减小热影响区，进一步提高激光打孔的质量与效率。进一步提高激光打孔的质量与效率。进一步提高激光打孔的质量与效率。

【技术实现步骤摘要】
一种外加轴向电场与侧向气流协同辅助激光打孔的装置及方法


[0001]本专利技术涉及激光制造与加工
，特别涉及一种外加轴向电场与侧向气流协同辅助激光打孔的装置及方法。

技术介绍

[0002]激光打孔技术是激光加工技术的重要组成部分，它是通过激光聚焦被加热工件，在被照射材料表面形成瞬间高温，使材料瞬时熔化或气化，同时在激光脉冲的热冲击作用下，材料的气化物和熔融物等向外喷射，形成微孔的作用过程。与传统钻孔技术相比，激光打孔技术具有无工具损耗、加工效率高、适用范围广、不受环境限制等一系列优点，在航天航空、汽车零部件、医疗器械、电子元器件等领域应用广泛。
[0003]目前，单一的激光加工微孔技术还存在诸多缺陷，如激光打孔过程中，激光与工件作用瞬间高温导致材料气化产生蒸气，而激光与材料蒸气二次作用发生电离，产生大量的等离子体，对激光能量入射产生屏障效应和散射等作用，影响激光加工的效率。同时，部分熔融材料及喷溅物也会附着在孔壁上，重新凝固形成一定厚度的重铸层，伴随着热影响区的产生，对零部件的疲劳寿命和可靠性产生不利的影响。再者，快速冷却的也造成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外加轴向电场与侧向气流协同辅助激光打孔的装置，包括激光打孔系统、工件（4）和实验支架台（3），所述工件（4）通过夹具安装在实验支架台（3）上指定位置，所述激光打孔系统用于在工件（4）上进行微孔加工，其特征在于，还包括轴向电场辅助单元和侧向气流辅助单元；所述轴向电场辅助单元对称安装在工件（4）两侧，用于在工件（4）附近产生电场；所述侧向气流辅助单元安装在工件（4）附近，用于产生侧向气流。2.根据权利要求1所述的外加轴向电场与侧向气流协同辅助激光打孔的装置，其特征在于，所述轴向电场辅助单元包括两块电极板、直流稳压电源（10）和相应夹具；所述电极板与激光头（1）同轴安装，用于产生轴向电场；所述直流稳压电源（10）通过导线与两块电极板连接，且可通过调整电压大小控制电场强度。3.根据权利要求2所述的外加轴向电场与侧向气流协同辅助激光打孔的装置，其特征在于，一个所述电极板（7）安装于激光喷嘴（2）处，另一个所述电极板（8）通过两个相对的支撑滑道（9）安装于工件（4）正下方位置。4.根据权利要求3所述的外加轴向电场与侧向气流协同辅助激光打孔的装置，其特征在于，所述两块电极板的材料为304不锈钢，板间距为8 cm，所述支撑滑道（9）内侧为绝缘材料，通过支撑滑道（9）可以使电极板在y轴一定范围内移动，确保加工过程中，电场始终正对加工位置。5.根据权利要求1所述的外加轴向电场与侧向气流协同辅助激光打孔的装置，其特征在于，所述侧向气流辅助单元安装于工件（4）一侧的平台底座上（17），包括y向丝杠导轨（11）、x向丝杠导轨（12）、滑动基座（13）、伸缩支撑轴（14）、侧向气流装置（15）和电路控制器（16），所述侧向气流装置（15）通过伸缩支撑轴（14）安装在滑动基座（13）上，通过调节伸缩支撑轴（14...

【专利技术属性】
技术研发人员：王后孝，刘蛟，郑宏宇，雷盼珂，吴永玲，于文慧，刘炜程，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：