[發明專利]一種膜片飛秒激光刻痕方法

在審

• 申請號: 202011301861.5
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112496561A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 李明;江浩
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: B23K26/364
• 分類號: B23K26/364;B23K26/402
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 鄭麗紅

本發明提供一種膜片飛秒激光刻痕方法，解決現有膜片的刻痕深度均勻性不好，導致膜片可靠性較差、容易引起誤爆的問題。該方法包括：步驟一、設置飛秒激光器的參數，設置掃描振鏡的掃描速度；步驟二、將刻痕槽的橫截面等分為n層，得到n個刻痕圖形；步驟三、將步驟二獲取的n個刻痕圖形導入掃描振鏡的控制系統中；步驟四、裝夾膜片；步驟五、開啟飛秒激光器，掃描振鏡依次掃描步驟三導入的n個刻痕圖形，并進行掃描加工；步驟六、直至導入的n個刻痕圖形加工完成，從而完成膜片刻痕槽的加工。該方法提升了膜片刻痕槽深的均勻性和膜片閥工作性能的可靠性，進而提升了膜片閥的破裂壓力以及流量的一致性。

技術領域

本發明屬于激光精密制造領域，具體涉及一種膜片飛秒激光刻痕方法。

背景技術

膜片閥通常安裝在推進劑貯存單元中，用于隔離推進劑。當液體火箭發動機工作時，通過膜片閥表面的刻痕槽(典型的膜片刻痕形狀如圖1所示)在推進劑一定壓力作用下實現破裂，從而使得推進劑順利通過，實現點火，因此膜片閥刻痕深度均勻性對于火箭發動機能否點火成功具有重要意義。但是，目前通常采用機械加工工藝進行膜片刻痕，此加工方法得到的刻痕深度均勻性不好，導致膜片可靠性較差，容易引起誤爆。

發明內容

本發明的目的是解決現有膜片的刻痕深度均勻性不好，導致膜片可靠性較差、容易引起誤爆的問題，提供一種膜片飛秒激光刻痕方法。該方法提升了膜片刻痕槽深的均勻性和膜片閥工作性能的可靠性，進而提升了膜片閥的破裂壓力以及流量的一致性，對于提升火箭發射成功率具有重要意義。

為實現以上發明目的，本發明的技術方案為：

一種膜片飛秒激光刻痕方法，包括以下步驟：

步驟一、設置飛秒激光器的輸出激光波長、功率、重復頻率，設置掃描振鏡的掃描速度；

步驟二、按照刻痕槽的深度，將刻痕槽的橫截面等分為n層，獲取每一層線段的長度，按照刻痕形狀和每一層線段的長度設置每一層的刻痕圖形，共得到n個刻痕圖形；

步驟三、將步驟二獲取的n個刻痕圖形導入掃描振鏡的控制系統中，并在掃描振鏡的控制系統中設置掃描激光的填充線間距和初始填充角度；

步驟四、裝夾膜片，調整掃描振鏡以及平場透鏡的位置，使掃描激光焦點作用在膜片表面；

步驟五、開啟飛秒激光器，掃描振鏡依次掃描步驟三導入的n個刻痕圖形，掃描過程中，順時針或逆時針旋轉填充線的角度，使得相鄰兩層刻痕圖形的填充線角度不同，同時使得每一層填充線的角度平行于某一條刻痕槽方向；

步驟六、直至導入的n個刻痕圖形加工完成，從而完成膜片刻痕槽的加工。

進一步地，還包括步驟八、將加工好的膜片放入超聲波清洗池中進行清洗，使刻痕槽表面光潔。

進一步地，步驟三中，填充線間距為0.005mm，初始填充角度為30°。

進一步地，步驟五、按照60°順時針或逆時針旋轉填充線的角度。

進一步地，步驟一、設置飛秒激光器的輸出激光波長為1030nm、功率為0.5W、重復頻率為200KHz、掃描振鏡的掃描速度為500mm/s。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1.本發明提供了一種膜片飛秒激光刻痕方法，通過該方法可大幅度提升現有膜片刻痕的槽深均勻性，進而提升了膜片閥的破裂壓力以及流量的一致性，對于提升火箭發射成功率具有重要意義。

2.相比于傳統機械加工方式，本發明方法不僅可以提升均勻性，由于激光的非接觸及柔性化加工特點，一方面可避免傳統加工方法中存在的刀具易斷裂、存在應力的問題，另一方面可實現任意形狀的膜片刻痕。