[實用新型]一種超聲振動輔助激光打孔裝置

有效

• 申請號: 201721633214.8
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN207547917U
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 王后孝;朱蘇凱;石春輝;夏凱波;任乃飛
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23K26/382
• 分類號: B23K26/382;B23K26/70;B23K26/122
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供了一種超聲振動輔助激光打孔裝置，該裝置包括電源、超聲波發生器、超聲振動輔助裝置裝夾單元、超聲振動生成單元、工件裝夾單元和激光發生單元，電源通過第一電線與超聲波發生器相連接，所述超聲波發生器通過第二電線與超聲振動生成單元連接，工件安裝于工件裝夾單元上，在進行激光打孔的同時，超聲振動生成單元產生的超聲振動以垂直于工件加工表面的方向作用于工件。本實用新型有助于激光打孔時孔內的熔化材料排出，通過超聲振動的輔助作用，可以加速熔渣的去除，提高熔渣的去除率，從而減少或避免熔化物在孔壁再次凝固形成重鑄層，同時超聲振動也可以明顯改善孔壁的表面質量，從而實現改善激光打孔的質量并提高打孔效率的目的。

技術領域

本實用新型涉及先進激光制造與加工，屬于激光制造與加工領域，具體涉及一種超聲振動輔助激光打孔裝置。

背景技術

隨著近代工業和科學技術的迅速發展，使用硬度大、熔點高的材料越來越多，而傳統的加工方法已不能滿足某些工藝要求。激光打孔是最早達到實用化的激光加工技術，也是激光加工的主要應用領域之一。激光打孔是指利用脈沖激光束照射工件表面，因聚焦后的激光束能量密度極高，在焦點位置的溫度會瞬間達到數千攝氏度，工件材料在這種高溫的作用下會被迅速的熔化、汽化，在高壓蒸氣作用下噴出而形成小孔。這種小孔加工方法已有較長的歷史了，其優點不言而喻，如：加工速度快、經濟效益高、加工材料范圍廣、無污染等，尤其在航天航空工業的激光群孔加工中具有明顯的優勢。

現在的激光打孔是以激光為熱源對工件進行加工，光能轉化為熱能，材料吸收熱能后升溫并在其表面形成熔池，表面材料不斷熔化去除，這種方法的不足之處在于：材料在激光打孔過程中會經歷高溫燒熔和冷卻凝結的復雜過程，最后在微孔壁形成重鑄層，由于反沖壓力的作用使孔內的熔融物流動而產生飛濺，飛濺的熔融物易粘附于小孔壁上產生裂紋并影響孔內壁形貌。

實用新型內容

針對現有技術中存在不足，本實用新型提供一種超聲振動輔助激光打孔的方法；該方法利用超聲波的聲空化效應、聲流效應和機械效應來輔助激光打孔，通過超聲振動，可以加速激光打孔過程中熔渣的去除，提高熔渣的去除率，從而減少或避免熔融物在孔壁再次凝固形成重鑄層，同時超聲振動也可以明顯改善孔壁的表面質量、減少內部缺陷、消除殘余應力、細化晶粒與組織，提高力學性能，從而實現改善激光打孔質量并提高打孔效率的目的。同時，本實用新型還提供了一種超聲振動輔助激光打孔裝置。

本實用新型是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種超聲振動輔助激光打孔方法，包括如下步驟：

步驟一：將按要求處理好的工件正確裝夾在超聲振動輔助激光打孔裝置上；

所述超聲振動輔助激光打孔裝置包括電源、超聲波發生器、超聲振動輔助裝置裝夾單元、超聲振動生成單元、工件裝夾單元和激光發生單元；

所述電源通過第一電線與超聲波發生器相連接，所述超聲波發生器通過第二電線與超聲振動生成單元連接；

所述超聲振動生成單元包括多個振子、振子內接電線、振子外接電線和外殼，所述外殼為設有一段引出管的密封殼體，多個所述振子均布于外殼的內部，多個振子間通過內接電線串聯連接，所述外接電線的一端與串聯的多個振子連接，另一端通過引出管引出外殼，并通過第二電線與超聲波發生器連接，

所述超聲振動輔助裝置裝夾單元包括用于盛放水的水箱和機床底座，所述水箱安裝于機床底座上，所述外殼置于水箱內，所述外殼上的引出管伸出水箱外部；

所述工件裝夾單元安裝于所述水箱內并位于超聲振動生成單元的上方，所述工件安裝于工件裝夾單元上，所述水的上表面位于所述工件的上表面和下表面之間；

所述激光發生單元包括激光器、聚焦透鏡以及噴嘴，所述激光器產生的激光束經過聚焦透鏡產生的光斑位于工件的相應要求位置處，所述噴嘴用于向工件噴射輔助氣體；