[發明專利]高功率纖維激光器瀉流孔鉆孔裝置和使用該裝置的方法

有效

• 申請號: 201280062040.8
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN104039496A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 威廉·什葉納;史蒂文·梅納德
• 申請（專利權）人: IPG光子公司
• 主分類號: B23K26/382
• 分類號: B23K26/382;B23K26/40;B23K31/00;B23K103/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周晨

1.一種纖維激光處理的工件，包括限定多個間隔的貫穿的通道的非連續主體，每個通道被具有表面特性的外圍層界定，所述表面特性包括再鑄層和一個或多個微裂紋，其中，如果形成，則再鑄層深度或厚度和微裂紋寬度每一個比航空工業中相關標準小。

2.根據權利要求1所述的纖維激光處理工件，其中再鑄層厚度和微裂紋寬度的工業標準分別是0.005″和0.0015″。

3.根據權利要求1所述的纖維激光處理工件，其中再鑄層的厚度在約0.0015″和約0.0025″之間變化，和微裂紋寬度在約0.0002″和約0.001″之間變化。

4.根據權利要求1所述的纖維激光處理的工件，其中主體由選自由如下構成的組的材料制成：鋁、陶瓷、金屬陶瓷、鎳合金、不銹鋼、鈦及其組合。

5.根據權利要求1所述的纖維激光處理的工件，其中主體具有選自由如下構成的組的配置：渦輪葉片、噴嘴、引導翼或導向葉片、燃燒室和后燃燒室。

6.根據權利要求1所述的纖維激光處理的工件，其中隔開的通道具有相應的大致一致的直徑和錐度，外圍層的每一個無飛濺物，并且具有清潔和基本上一致的、沒有不規則物的出口和入口。

7.根據權利要求6所述的纖維激光處理工件，間隔開的通道具有大致一致或均勻開口，所述開口具有小于X的標準偏差。

8.一種對工件鉆孔的方法，包括：

沿著路徑在多個預定位置之間相對于彼此可控制地移動工件和單模高功率纖維激光器；和

在每一個位置處周期性地觸發纖維激光器，由此輸出至少一個脈沖入射在該位置，以便在工件中鉆出多個貫穿的隔開的通道，所述至少一個脈沖具有選定的光學特性，使得再鑄層，如果形成在限定通道的外圍上，以及一個或多個微裂紋，如果形成在再鑄層中，所具有的厚度和寬度分別地小于用于航天工業的相應標準。

9.根據權利要求8所述的方法，其中纖維激光器的周期性觸發包括每一個位置輸出單獨一個脈沖，所述一個脈沖被成形和配置以鉆出整個通道。

10.根據權利要求9所述的方法，其中在每個位置處的所述一個脈沖具有約10毫秒的脈沖寬度、方形或矩形、在6千瓦和約20千瓦之間變化的峰值功率。

11.根據權利要求8所述的方法，其中纖維激光器的周期觸發包括以在約25赫茲和約50赫茲之間變化的重復頻率在每個位置輸出多個脈沖。

12.根據權利要求11所述的方法，其中脈沖的輸出包括配置均勻或一致的矩形脈沖，每一個矩形脈沖具有約0.5至約3毫秒之間的脈沖寬度。

13.根據權利要求12所述的方法，其中以大致基本模式進行均勻或一致的脈沖的輸出，所述基本模式具有大致一致的參數，參數包括M²值、焦點、光斑尺寸和在約6千瓦和20千瓦之間的范圍的峰值功率。

14.根據權利要求8所述的方法，其中用于厚度和寬度的標準分別是約0.0015″和約0.0005″。

15.一種用于對工件的主體鉆孔的激光系統，所述激光系統包括操作以發射入射在主體上的選定位置的多個離散的脈沖的高功率Yb纖維激光器，并且配置成在相應的位置處提供多個貫穿的且大致均勻間隔開的通道，該通道每一個由外圍限定，脈沖的每一個具有選定的參數，使得再鑄層，如果形成在外圍上，和一個或多個微裂紋，如果形成在再鑄層中，所具有的厚度和寬度分別地小于用于航天工業的相應標準。

16.根據權利要求15所述的激光系統，其中用于再鑄層厚度和微裂紋寬度的標準分別是0.005″和0.0015″。

17.根據權利要求15所述的激光系統，其中纖維激光器配置成使得單個離散脈沖具有足以鉆孔整個通道的參數。

18.根據權利要求17所述的激光系統，其中單個離散脈沖具有參數，參數包括矩形形狀、至少10毫秒的脈沖寬度和至少...的峰值功率，這些參數被如此選擇使得相應通道的外圍以大致一致或均勻的角度傾斜、具有大致一致的直徑，無飛濺物且具有清潔且大致一致的沒有不規則物的出口和入口。