[發(fā)明專利]一種激光加工霧化片微孔的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010331415.2
• 申請(qǐng)日: 2020-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN111390393A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建輝;賴立怡;黃智;陳震林;陳曉生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K26/36
• 分類號(hào): B23K26/36;B23K26/384;B23K26/14;B23K26/142
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;郝傳鑫

本發(fā)明涉及霧化片加工技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種激光加工霧化片微孔的方法，包括以下步驟：S1，將微孔的錐孔段沿大徑至小徑方向預(yù)分為至少三層；S2、在加工每一層的錐孔段時(shí)分別設(shè)置激光器的參數(shù)，激光器發(fā)出紅外激光束，調(diào)整紅外激光束的焦點(diǎn)，依次加工出各個(gè)預(yù)分層的錐孔段；S3、調(diào)整激光器的參數(shù)，激光器發(fā)出紫外激光束，調(diào)整紫外激光束的焦點(diǎn)至霧化片的直孔段處，加工出微孔的直孔段。根據(jù)每一層的錐孔段的孔深和直徑對(duì)紅外激光束進(jìn)行調(diào)整，逐層加工出錐孔段，保證錐孔段的大錐度成型；利用紫外激光束加工出直孔段，保證直孔段的孔徑小于3μm；對(duì)微孔進(jìn)行分段、分層式加工，利用不同激光的性質(zhì)同時(shí)加工出包含有大錐角的錐孔和小直徑的直孔的微孔。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及霧化片加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種激光加工霧化片微孔的方法。

背景技術(shù)

微型霧化器主要由換能器、吸水棉條、驅(qū)動(dòng)電源和外殼組成，而微型霧化器的核心零部件是換能器，換能器也就是微孔霧化片，微孔霧化片一般由金屬片和壓電陶瓷組成，壓電陶瓷在驅(qū)動(dòng)電源的作用下發(fā)生壓電效應(yīng)并產(chǎn)生高頻振蕩，通過高頻的金屬振蕩將液態(tài)水分子結(jié)構(gòu)打散而產(chǎn)生自然飄逸的水霧，從而產(chǎn)生霧化并從微孔噴出，相比加熱霧化方式，能源得到較大的節(jié)省。

微米級(jí)的微孔加工，通常選擇激光加工，激光加工微孔的主要放置有兩種，一是使用紅外激光，將材料表面的物質(zhì)加熱汽化(蒸發(fā))，以除去材料，但其加工的微孔直徑至少有4μm；二是使用紫外激光，直接將材料的分子鍵打斷，使分子脫離物體，其加工的納米級(jí)微孔但錐度極小。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN105057895A申請(qǐng)公布日為2015.11.18的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種超短脈沖激光鋼箔微孔成型及錐度改善方法，激光生成步驟：采用飛秒激光器產(chǎn)生紅外激光；激光打孔步驟：紅外激光經(jīng)過衰減處理后通過聚焦透鏡聚焦到鋼箔表面通過輪廓迂回法在鋼箔表面制備微孔；紅外激光的聚焦光斑隨著微孔深度的增加而逐漸下移進(jìn)給；表面清理步驟：微孔制備結(jié)束后對(duì)鋼箔表面進(jìn)行清理；其中，紅外激光為基模激光。上述超短脈沖激光鋼箔微孔成型及錐度改善方法采用飛秒紅外激光通過輪廓迂回并同時(shí)下移給進(jìn)聚焦平面的方式加工微孔，該方法加工出來的微孔直徑在10μm以上。

用于霧化器的霧化片有多個(gè)微孔，微孔多為錐形結(jié)構(gòu)，其錐角的大小對(duì)霧化后的液滴大小以及整個(gè)霧化過程的穩(wěn)定性有著決定性影響。為了追求霧化器最佳的霧化效果，如圖1所示，霧化片101上的微孔102由錐孔段103和直孔段104連接而成，在錐孔段為40°～90°的大錐角，直孔段直徑小于3μm時(shí)，霧化效果最佳。但是現(xiàn)有的激光加工方法不管是紅外激光還是紫外激光，在加工微孔時(shí)均無法加工出同時(shí)包含有大錐角的錐孔和小直徑的直孔的微孔。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種激光加工霧化片微孔的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的激光加工方法無法加工出同時(shí)包含有大錐角的錐孔和小直徑的直孔的微孔的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種激光加工霧化片微孔的方法，包括以下步驟：S1，根據(jù)待加工霧化片上微孔的錐孔段的錐度和孔深，將微孔的錐孔段沿大徑至小徑方向預(yù)分為至少三層；S2、根據(jù)劃分后的每一層的錐孔段的孔深和直徑，在加工每一層的錐孔段時(shí)分別設(shè)置激光器的參數(shù)，激光器發(fā)出紅外激光束，根據(jù)待加工的錐孔段的層數(shù)調(diào)整紅外激光束的焦點(diǎn)，由錐孔段的大徑至小徑方向依次加工出各個(gè)預(yù)分層的錐孔段；S3、調(diào)整激光器的參數(shù)，激光器發(fā)出紫外激光束，調(diào)整紫外激光束的焦點(diǎn)至霧化片的直孔段處，加工出微孔的直孔段。

優(yōu)選地，步驟S2中，激光器的參數(shù)包括激光脈寬、工作功率、掃描速度和重復(fù)頻率，激光脈寬為290fs～10ps，工作功率為0～40W，掃描速度為0～2000mm/s，重復(fù)頻率為1～600kHz，激光器的參數(shù)還包括脈沖頻率或脈沖波長(zhǎng)，脈沖波長(zhǎng)大于0.7μm，激光器發(fā)出紅外激光束。

優(yōu)選地，激光器的參數(shù)還包括脈沖能量，定義脈沖能量為E，待加工的錐孔段的每一層的直徑為d、孔深為為h，孔徑、孔深和脈沖能量之間的關(guān)系滿足：