[發(fā)明專利]一種陶瓷激光精密打孔方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210380781.2
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN103706953A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 陳靜;高福萬;楊銳;楊賀來
• 申請（專利權）人: 天津中杰科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: B23K26/382
• 分類號: B23K26/382
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種陶瓷激光精密打孔方法，屬激光加工技術領域。

背景技術

工程陶瓷材料具有強度高、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)良性能，目前已經(jīng)在機械、電子、化工、航空航天等行業(yè)得到了廣泛的應用。由于工程陶瓷具有很高的硬度和脆性，其成型加工非常困難，特別是成型孔的加工尤其困難。自從激光出現(xiàn)以來，利用激光高功率密度的特性及良好的方向性，人們將它應用于打孔加工技術上。激光打孔一般采用脈沖激光器，激光束通過光學系統(tǒng)聚焦在與激光軸垂直放置的工件上，漸次發(fā)出高能量密度(10⁵-10⁹W/cm²)的激光脈沖使材料熔化、汽化，一股與光束同軸氣流由激光切割頭噴出，將融化了的材料由切口的底部吹出而逐步形成通孔。由于上述激光打孔的機理，形成的圓柱孔會有一定的圓錐度存在，特別是較深的孔。

發(fā)明內容

為了克服上述現(xiàn)有方法的不足，本發(fā)明提供一種陶瓷激光精密打孔方法。

解決上述問題的技術方案是：一種陶瓷激光精密打孔方法，其特征在于：在激光打孔的過程中，激光切割頭2的光軸與地面垂直，工件1傾斜β角且繞著自身小孔中心軸線作定軸轉動；或者工件1不傾斜，而讓激光切割頭2的光軸傾斜β角，工件1在激光打孔的過程中繞著鉛垂軸線作定軸轉動，仍然可以減小激光傳統(tǒng)打孔方法造成的圓錐度。

上述陶瓷激光精密打孔方法，其特征在于：試驗得知，所述工件1傾斜β角的大小對孔的圓柱度影響最大，工件1傾斜β角的大小通過試驗、測試來確定，先根據(jù)工件1打孔后圓錐度的測量值，再確定調整工件1傾斜β角的實際大小。

上述陶瓷激光精密打孔方法，其特征在于：試驗得知，所述激光切割頭2發(fā)出的激光束，經(jīng)過聚焦鏡3聚焦后，能量大大提高，對孔的圓柱度影響也較大，并且在一定范圍內波動，激光能量開始增加時，圓錐度值明顯減小，但超過一定值后，圓錐度變化不大，所以要想獲得較小的圓錐度值，不宜選用過大的激光輸出能量。

本發(fā)明的有益效果是，采用陶瓷激光精密打孔新方法——傾斜回轉法，可以減小激光打孔后的圓錐度，提高激光打孔的形狀精度。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

附圖是本發(fā)明的聲功率檢測方法示意圖。

具體實施方式

圖中，1.工件，2.激光切割頭，3.聚焦鏡

在附圖中，在激光打孔的過程中，激光切割頭2的光軸與地面垂直，工件1傾斜β角且繞著自身小孔中心軸線作定軸轉動；或者工件1不傾斜，而讓激光切割頭2的光軸傾斜β角，工件1在激光打孔的過程中繞著鉛垂軸線作定軸轉動，仍然可以減小激光傳統(tǒng)打孔方法造成的圓錐度。

試驗得知，所述工件1傾斜β角的大小對孔的圓柱度影響最大，工件1傾斜β角的大小通過試驗、測試來確定，先根據(jù)工件1打孔后圓錐度的測量值，再確定調整工件1傾斜β角的實際大小。

設工件1上表面光束入口孔的直徑為D，工件1下表面光束出口孔的直徑為d，工件1厚度為b，工件1傾斜角為β，則

β＝arctg[(D-d)/2b]

試驗得知，所述激光切割頭2發(fā)出的激光束，經(jīng)過聚焦鏡3聚焦后，能量大大提高，對孔的圓柱度影響也較大，并且在一定范圍內波動，激光能量開始增加時，圓錐度值明顯減小，但超過一定值后，圓錐度變化不大，所以要想獲得較小的圓錐度值，不宜選用過大的激光輸出能量。激光打孔是利用激光的光學特性，通過聚焦鏡3后聚焦在工件1上，形成的孔會有一定的錐度存在，錐度的一半稱為斜度，記作β角，β為

β＝arctgΔd/2b

式中Δd——入口與出口的直徑差

b——加工孔的深度(設與工件1厚度相等)。

孔的形狀精度隨激光輸出能量增大而變化的原因主要是，很高的功率密度使打孔過程產生過多的蒸氣相物質，因而產生強烈的沖擊波，致使高壓蒸汽帶著熔融狀物質從孔底高速向外噴射，如同產生局部微型爆炸。激光輸出能量越大，孔的形狀精度變化也越大。