一种适用于镍片工件精密加工的红外超快激光切割方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种适用于镍片工件精密加工的红外超快激光切割方法和系统，包括步骤：1)将镍片工件置于操作台上；2)在操作台的一侧设有激光器；3)设置激光器发射的激光依次经过整形光路、光束传输光路、激光切割头后，聚焦在操作台上的镍片工件的表面；4)通过控制激光束在镍片工件表面X、Y、Z轴的移动及激光束的行进速度，完成镍片工件的切割。本发明专利技术的激光切割方法，是通过高单脉冲能量的超快激光汽化材料来实现镍片工件切割，加工过程一致性好，切割的精度能够控制在0.1

【技术实现步骤摘要】
一种适用于镍片工件精密加工的红外超快激光切割方法和系统


[0001]本专利技术涉及激光切割
，具体涉及一种适用于镍片工件精密加工的红外超快激光切割方法和系统。

技术介绍

[0002]激光束在空间和时间上高度集中，利用透镜聚焦，可以将光斑直径缩小到微米级从而获得105‑
10
15
W/cm2的激光功率密度。如此高的功率密度的激光几乎可以对任何材料实行切割。将高效能激光器与高精度的机床及控制系统配合,通过微处理机进行程序控制,可以实现高效率切割。
[0003]镍近似银白色、硬而有延展性，是具有铁磁性的金属元素。镍具有良好的可塑性，并有好的耐腐蚀性。能够高度磨光和抗腐蚀。镍片的加工需要对镍板进行切割。
[0004]传统的镍片切割工艺加工效率低，只能进行单方向切割，切割形状受限。随着技术的发展，采用激光器对镍片进行切割，具有无与伦比的优势，可以大大提高切割效率，因此越来越受青睐。
[0005]但是现有的激光切割工艺，由于光子分辨率低，一致性差，热影响区大，从而导致在微小尺寸镍片的精密加工应用领域，切割尺寸不够精确，切割线宽无法满足日益发达的现代技术的要求。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种适用于镍片工件精密加工的红外超快激光切割方法和系统，其切割精度能够控制在0.1
‑
10微米，切割线宽更窄，切割精度更高。
[0007]本专利技术提供一种适用于镍片工件精密加工的红外超快激光切割方法，包括步骤：
[0008]1)将镍片工件置于操作台上，所述操作台能够驱动镍片工件沿预设路径移动；
[0009]2)在操作台的一侧设有激光器，所述激光器为能够发射锁频均匀能量单脉冲的超快激光器；所述激光器的发射频率为100KHz
‑
200KHz之间的一定值；所述激光器发射的单脉冲能量为50uJ
‑
100uJ，所述单脉冲间能量差异≤
±
5％。
[0010]3)设置激光器发射的激光依次经过整形光路、光束传输光路、激光激光激光切割头后，聚焦在操作台上的镍片工件的表面；
[0011]4)通过控制激光束在镍片工件表面X、Y、Z轴的移动及激光束的行进速度，完成镍片工件的切割。
[0012]进一步，在步骤2)中，所述激光器为全固态皮秒激光器。
[0013]进一步，所述激光器的窗口光斑为1
‑
3mm，发散角为0.5
‑
1.5mrad。
[0014]进一步，在步骤2)中，所述单脉冲宽度为1
‑
15ps。
[0015]进一步，所述步骤3)中，所述光束传输光路的传输距离为200
‑
1000mm。
[0016]进一步，所述步骤3)中，所述整形光路为放大倍率为1
‑
8倍的扩束光路。
[0017]进一步，在步骤2)中，所述激光器发射的激光波长设置为1064
±
5nm；所述激光光斑行进速度为1
‑
500mm/s。
[0018]本专利技术还提供实现上述镍片红外超快激光切割方法的系统，所述系统包括操作台，光路系统和电气控制柜，所述光路系统和电气控制柜设于操作台的一侧；
[0019]其中，所述操作台上设有XY移动平台，所述XY移动平台上固定夹持镍片；
[0020]其中，所述电气控制柜内设有超快激光器和控制器，电气控制柜上部连通有光路系统，光路系统设于光路箱内，所述光路箱的另一端连接激光切割头，所述激光切割头设于XY移动平台的上方；
[0021]所述激光器通过数据线与安装有激光切割系统软件的计算机控制器相连，计算机控制器将控制的激光功率、扫描速度及重复频率信号输入到激光器，并接收激光器的脉冲同步信号，同时控制光路和操作台完成镍片工件的激光切割。
[0022]所述光路箱下设置有升降机构。
[0023]本专利技术所述锁频均匀能量单脉冲超快激光是指超快激光工作方式为锁定频率下均匀能量单脉冲周期性输出。
[0024]本专利技术的有益效果在于：
[0025]1.本专利技术基于锁定的高重复频率、单脉冲工作、高单脉冲能量、单脉冲能量一致性高的超快激光切割方法，对镍片进行切割，光子脉冲能量一致性好，在微小尺寸镍片的精密加工应用领域，切割尺寸超精细，切割的精度能够控制在 0.1
‑
10微米，切割线宽更窄，切割精度更高。
[0026]2.本专利技术的激光切割方法，激光器输出的高能量单脉冲，在时域上表现唯一，作用在镍片工件上的具体位置点非常准确，不会在空间上发生漂移，进一步提高切割精度。
[0027]3.本专利技术的切割方法，加工时间快，光子分辨率高，几乎不出现漏点、漏标记，时序匹配精准。
[0028]4.本专利技术方法通过高单脉冲能量的超快激光汽化材料加工面来实现切割，而不是通过热至熔化作用来实现切割，因此几乎没有热影响区出现、加工面几乎无挂渣、无裂纹、无崩边等现象。
[0029]5.在本专利技术单脉冲能量一致性高的超快激光设备照射下，工件表面清晰明亮，没有重复照射，材料表面形貌加工后一致性高，几乎不改变材料的特征参数。
附图说明：
[0030]图1为本专利技术一种镍片红外超快激光切割系统的结构示意图；
[0031]图2为本专利技术一种镍片红外超快激光切割系统的光路箱的内部结构示意图；
[0032]图3为本专利技术方法镍片切割的效果照图；
[0033]图3A：为1mm厚翼宽0.05mm四向多翼型镍片精密切割照片；
[0034]图3B：为图3A中切割样品的显微观察照片；
[0035]图3C:为图3A中切割样品的标准尺寸对照照片；
[0036]其中：1
‑
电气控制柜，2
‑
光路箱，21
‑
激光器，22
‑
整形光路，23
‑
光束传输光路；231
‑
反射镜组，232
‑
单反射镜，3
–
激光切割头，4
‑
操作台，5
‑
横向滑轨， 6
‑
移动平台，7
‑
纵向滑
轨，8
‑
支撑架，9
‑
镍片，10
‑
夹持装置，11
‑
升降机构。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和具体实施例对本专利技术提供的一种适用于镍片工件精密加工的红外超快激光切割方法和系统进一步解释，而本专利技术并不局限于以下实施例。
[0038]本专利技术的一种适用于镍片工件精密加工的红外超快激光切割方法，包括步骤：
[0039]1)将镍片工件9置于操作台4上，所述操作台4能够驱动镍片工件9沿预设路径移动；
[0040]2)在操作台4的一侧设有激光器21，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于镍片工件精密加工的红外超快激光切割方法，其特征在于，包括步骤：1)将镍片工件置于操作台上，所述操作台能够驱动镍片工件沿预设路径移动；2)在操作台的一侧设有激光器，所述激光器为能够发射锁频均匀能量单脉冲的超快激光器；所述激光器的发射频率为100KHz
‑
200KHz之间的一定值；所述激光器发射的单脉冲能量为50uJ
‑
100uJ，所述单脉冲间能量差异≤
±
5％。3)设置激光器发射的激光依次经过整形光路、光束传输光路、激光激光激光切割头后，聚焦在操作台上的镍片工件的表面；4)通过控制激光束在镍片工件表面X、Y、Z轴的移动及激光束的行进速度，完成镍片工件的切割。2.根据权利要求1所述红外超快激光切割方法，其特征在于，在步骤2)中，所述激光器为全固态皮秒激光器。3.根据权利要求1所述红外超快激光切割方法，其特征在于，所述激光器的窗口光斑为1
‑
3mm，发散角为0.5
‑
1.5mrad。4.根据权利要求1所述红外超快激光切割方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述光束传输光路的传输距离为200
‑
1000mm。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：北京赢圣科技有限公司，
类型：发明
国别省市：