[發明專利]一種折射式激光加工頭偏轉激光的方法

有效

• 申請號: 202010172195.3
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111299819B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 鄒世坤;吳俊峰;曹子文
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: B23K26/064
• 分類號: B23K26/064;B23K26/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種折射式激光加工頭偏轉激光的方法。包括：在折射式激光加工頭內的激光傳輸方向上設置1～3片楔形棱鏡，激光在通過棱鏡的傳輸過程中，每個棱鏡的入射面與其入射激光均垂直，使得激光通過棱鏡后折射偏轉作用于加工部位，折射偏轉后的激光束聚焦在加工部位獲得較大功率密度，其中，每個棱鏡的頂角度數介于該棱鏡的布儒斯特角與全反射角度之間。折射式激光加工頭內設置的棱鏡能將激光偏轉到隱蔽面內加工位置，減少了鏡面反射，同時提高了激光加工的功率密度，能夠實現對內孔、隱蔽面等復雜環境的激光沖擊強化，激光沖擊波沿被加工件的法線傳播，避免了對鏡面破壞。

技術領域

本發明涉及激光加工技術領域，特別是涉及一種折射式激光加工頭偏轉激光的方法。

背景技術

在航空航天領域的復雜構件精密加工中，存在大量非規則構件等復雜環境需采用激光加工。例如，在進行內孔、隱蔽面、水下等激光沖擊強化或其它激光加工(如激光清洗)的場合，現有技術一般采用大傾角入射方式(傾角為入射角)進行激光加工，主要存在功率密度小、水面反射、激光可能損傷臨近葉片等問題。此外，在進行內孔、隱蔽面激光沖擊強化時，由于空間限制，激光沖擊強化加工位置離反射鏡位置過近，強激光的破壞、沖擊波的沖擊使反射鏡容易損傷。

用于整體葉盤葉片邊緣激光加工的加工頭，可采用線偏振光折射式設計或者接近全反射角的折射式設計，激光以垂直入射方式進入大劈角楔鏡或折射鏡(劈角為鏡片入射面與折射面的夾角)，以布儒斯特角折射，減少鏡面反射，以鄰近全反射角的折射式設計大幅度改變激光角度和功率密度，進行隱蔽面激光加工。

因此，發明人提供了一種折射式激光加工頭偏轉激光的方法。

發明內容

本發明的激光頭中采用1～3片大劈角棱鏡能將激光偏轉到隱蔽面內加工位置，減少了鏡面反射，提高了激光加工的功率密度，解決了針對內孔、隱蔽面等復雜環境的激光沖擊強化時，反射鏡容易損傷的問題。

本發明的實施例提出了一種折射式激光加工頭偏轉激光的方法，該評方法包括：

在折射式激光加工頭內的激光傳輸方向上設置1～3片大劈角楔形棱鏡，激光在通過棱鏡的傳輸過程中，每個棱鏡的入射面與其入射激光均垂直，使得激光通過棱鏡后折射偏轉作用于加工部位，折射偏轉后的激光束聚焦在加工部位獲得較大功率密度，其中，每個棱鏡的頂角度數介于該棱鏡的布儒斯特角與全反射角度之間。

優選地，所述棱鏡采用直角棱鏡，所述直角棱角的一個直角面作為入射面，相鄰的另一斜面作為偏轉折射面。

優選地，所述折射式激光加工頭內采用石英玻璃材質的棱鏡時，所述棱鏡的頂角介于34.6°與43.5°之間。

優選地，所述折射式激光加工頭內采用K9玻璃材質的棱鏡時，所述棱鏡的頂角介于33.7°與41.5°之間。

優選地，所述折射式激光加工頭內采用YAG晶體材質的棱鏡時，所述棱鏡的頂角介于29°與33.6°之間。

優選地，當設置2片或3片的棱鏡時，越靠近折射式激光加工頭處的棱鏡外形尺寸越小。

優選地，所述折射式激光加工頭的外殼為折彎形狀，并且外殼在各棱鏡的頂角位置處折彎。

綜上，本發明的折射式激光加工頭偏轉激光的方法，通過在在折射式激光加工頭內的激光傳輸方向上設置1～3片大劈角棱鏡。能夠將激光光路偏轉后作用于隱蔽面，減少了鏡面反射，同時還增加了激光功率密度，滿足激光沖擊強化同時，避免了反射鏡損傷，解決了航空、航天領域的整體葉盤、葉輪等結構激光沖擊強化中必須局部空間激光沖擊強化激光傳輸技術難題，實現了很好的經濟效益。

附圖說明