[發(fā)明專利]電磁場(chǎng)控制等離子體調(diào)控裂紋擴(kuò)展的激光切割裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911409787.6
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111055029A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉勝;張臣;王力恒;程佳瑞;劉鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K26/53
• 分類號(hào): B23K26/53;B23K26/08;B23K26/06;B23K26/03;B23K26/70;B23K101/40
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 鄭勤振

1.一種激光切割裝置，其特征在于，包括：

多軸移動(dòng)平臺(tái)；

成像系統(tǒng)，用于獲取多軸移動(dòng)平臺(tái)上加工工件表面圖像；

隱形切割裝置，用于產(chǎn)生匯聚至加工工件內(nèi)部使工件材料氣化電離形成等離子體的激光光束；和

電磁場(chǎng)發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生施加在等離子體上使等離子體加速運(yùn)動(dòng)的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光切割裝置，其特征在于，所述隱形切割裝置產(chǎn)生的所述激光光束垂直于加工工件。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光切割裝置，其特征在于，所述隱形切割裝置包括：

產(chǎn)生激光光束的超快激光器；

激光擴(kuò)束鏡，擴(kuò)大激光光束直徑形成準(zhǔn)直的激光光束；

反射鏡組，位于所述激光擴(kuò)束鏡之后將激光光束反射向加工工件；和

聚焦物鏡，對(duì)所述反射鏡組反射的激光光束進(jìn)行聚焦。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光切割裝置，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括：

發(fā)出照明光束的照明光源；

反射鏡，將照明光束反射向所述隱形切割裝置的所述反射鏡組；和

成像鏡頭，將照明光束照射到加工工件表面后形成的逆向回路成像于CCD相機(jī)上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光切割裝置，其特征在于，所述電磁場(chǎng)發(fā)生裝置包括：

電極，沿切割方向設(shè)置在加工工件兩側(cè)；和

磁鐵，垂直于切割方向設(shè)置在加工工件兩側(cè)的所述多軸移動(dòng)平臺(tái)上。

6.一種激光切割方法，其特征在于，包括權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的激光切割裝置，所述方法包括：

步驟1，規(guī)劃加工工件的加工軌跡；

步驟2，調(diào)節(jié)所述多軸移動(dòng)平臺(tái)的Z軸，使加工工件表面成像于所述成像系統(tǒng)中，當(dāng)加工工件的表面清晰成像于所述成像系統(tǒng)中時(shí)，設(shè)定此時(shí)Z軸位置為基準(zhǔn)參考點(diǎn)；

步驟3，將所述隱形切割裝置產(chǎn)生的所述激光光束的隱形切割激光焦斑設(shè)定在加工工件內(nèi)部；

步驟4，調(diào)節(jié)所述電磁場(chǎng)發(fā)生裝置，使電流沿著切割方向通過(guò)，使加工工件處于磁場(chǎng)中，且使洛倫茲力垂直于所述多軸移動(dòng)平臺(tái)的XY面向上；

步驟5，打開(kāi)電磁場(chǎng)發(fā)生裝置的電源；

步驟6，調(diào)節(jié)所述多軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的X軸和Y軸，引導(dǎo)加工工件按照設(shè)定的加工軌跡移動(dòng)，致使加工工件內(nèi)部形成改性層；

步驟7，利用分片機(jī)按照預(yù)定的切割路徑施加機(jī)械外力于加工工件表面，實(shí)現(xiàn)加工工件的完全分離。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光切割方法，其特征在于，通過(guò)加工工件的電流為0.1A至600A。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光切割方法，其特征在于，磁場(chǎng)強(qiáng)度為100Gs至1.5T。