[發明專利]一種多脈沖激光打孔用移動離焦方法

有效

• 申請號: 202011154707.X
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112317978B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 虞鋼;張越;李少霞;何秀麗;田崇鑫;鄭彩云;寧偉健
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: B23K26/382
• 分類號: B23K26/382;B23K26/0622;B23K26/60;B23K26/70
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 焦海峰

1.一種多脈沖激光打孔用移動離焦方法，其特征在于，包括如下步驟，

步驟100，選擇脈沖激光器或可調制的連續激光器并確定打孔參數，選擇打孔實驗材料，并設置獲取打孔過程中深度變化圖像的觀測系統；

步驟200，對實驗材料進行打孔，同時根據孔深變化速度，將打孔過程分為快速延伸的快速段，均勻延伸的線性段和緩慢延伸的緩慢段；

步驟300，根據每個脈沖周期的時間、焦斑半徑和功率密度計算出每個脈沖周期時的打孔深度，然后根據對應參數計算出每個脈沖周期的焓變數,并根據焓變數的變化規律確定快速段、線性段和緩慢段對應的焓變數范圍；

步驟400，利用前述獲取焓變數范圍的方式，在實際激光打孔應用中，將每個脈沖周期內的焓變數保持在快速段對應的焓變數范圍內時，能夠獲得最佳打孔效率；將進入線性段后的每個脈沖周期內的焓變數保持在線性段對應的焓變數范圍內時，能夠量化調控孔形。

2.根據權利要求1所述的移動離焦方法，其特征在于，

所述觀測用的實驗材料為由兩塊耐高溫透明玻璃夾持的金屬片，且金屬片的厚度與所述脈沖激光器的焦斑直徑對應。

3.根據權利要求1所述的移動離焦方法，其特征在于，

所述的孔深變化速度是通過采用某一觀測方法進行分析后，確定激光器每一次脈沖與當前孔深的變化關系，進而得到所述快速段、線性段和緩慢段時的孔深變化速度。

4.根據權利要求3所述的移動離焦方法，其特征在于，

所述焓變數的計算方式如下：

其中：

r_b(h)為離焦量為h時的光斑半徑，I(h)為離焦量為h時的功率密度，h為孔深度，r₀焦點半徑，z₀為焦點位置，Z_R激光瑞利長度，Q激光功率，η為實驗材料對激光的吸收系數，C_p為實驗材料的比熱容，k為實驗材料的導熱系數，L_v為實驗材料的蒸發潛熱。

5.根據權利要求1所述的移動離焦方法，其特征在于，

所述量化調控孔型的過程為：

將所述線性段每一個脈沖作用后相等的打孔距離設為dz，進入線性段時的臨界孔深為h1，進入緩慢段時的臨界孔深為h2，目標孔深為h3；

然后根據h3≈h1+N*dz，在進入線性段之后進行離焦，并保持離焦后每一個脈沖周期內的焓變數在所述線性段的焓變數范圍內，在發射N個脈沖之后，孔深近似為h3，并滿足實際孔型要求。