[發明專利]一種超聲輔助激光拋光陶瓷基復合材料的方法

在審

• 申請號: 202010567580.8
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111716005A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 梅雪松;張勇;凡正杰;劉斌;運俠倫;崔健磊;王文君;孫錚
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23K26/352
• 分類號: B23K26/352;B23K26/356;B23K26/354
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種超聲輔助激光拋光陶瓷基復合材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將SiC陶瓷基復合材料的加工樣片表面研磨拋光，放置在有機溶劑中超聲清洗10～15分鐘；

2)風干后將加工樣片固定在超聲輔助激光拋光加工裝置上，超聲輔助激光拋光加工裝置包括激光加工系統、XYZ高精度移動平臺、超聲振動輔助裝置和夾具；激光加工系統的激光照射在加工樣片上，加工樣片通過夾具(7)固定在超聲振動輔助裝置上，超聲振動輔助裝置安裝在XYZ高精度移動平臺上；

所述的激光加工系統包括飛秒激光器(1)，飛秒激光器1發出的激光依次經過反射鏡(2)、擴束鏡(3)、光闌(4)、振鏡(5)、場鏡(6)后作用在加工樣片上，進行加工樣片的拋光加工；所述的XYZ高精度移動平臺包括XY移動平臺(10)和Z移動平臺(11)，能夠實現在X軸方向、Y軸方向和Z軸方向上的精確移動；所述的超聲振動輔助裝置包括超聲發生器(12)、超聲換能器(9)和超聲變幅桿(8)，超聲變幅桿(8)上方通過夾具(7)固定加工樣片，超聲變幅桿(8)安裝在XY移動平臺(10)上，XY移動平臺(10)上安裝有超聲換能器(9)、超聲發生器(12)，超聲振動頻率為20kHz，振幅為10μm～30μm；

3)通過計算機(14)分別控制飛秒激光器(1)的激光參數、振鏡(5)的圖形掃描和XYZ高精度移動平臺的移動；

4)通過計算機(14)調節飛秒激光器(1)的輸出激光波長為1030nm，脈寬為240fs，單脈沖能量為100μJ～200μJ，重復頻率為20kHz～100kHz；利用計算機(14)控制飛秒激光器(1)的激光通斷；

5)通過計算機(14)繪制振鏡(5)的掃描路徑，掃描路徑為一條平行于y軸的直線，根據加工樣片的加工面積確定其重復次數，而且掃描速度與重復頻率一一對應，掃描速度的設定范圍為100mm/s～500mm/s，跳轉速度與掃描速度保持一致；

6)計算機(14)通過X、Y、Z軸電機(13)控制XYZ高精密移動平臺的移動，將超聲振動輔助裝置移動到場鏡(6)的下方，通過不斷調整XYZ高精密移動平臺和激光焦距，使激光對焦，聚焦到指定的起始加工位置；設定XY移動平臺(10)在X軸方向上的移動速度，移動速度設置為30μm/s～300μm/s，之后設定所需的移動距離；

7)打開飛秒激光器(1)，激光束經過激光加工系統聚焦到加工樣片上，打開超聲發生器(12)，使超聲振動輔助裝置帶動加工樣片沿Z軸方向振動；用調好的飛秒激光器(1)的激光參數、振鏡(5)的掃描參數、超聲振動輔助裝置的參數和XYZ高精密移動平臺的運動參數進行加工樣片的表面拋光加工；拋光完成后，關閉飛秒激光器(1)和超聲發生器(12)；

8)拋光完成后，取下加工樣片，再次在有機溶劑中超聲清洗10～15分鐘，得到加工成品。

2.根據權利要求1所述的一種超聲輔助激光拋光陶瓷基復合材料的方法，其特征在于：所述的夾具(7)為真空吸盤。