[發明專利]一種飛秒激光增減材加工系統及加工方法

有效

• 申請號: 202110297092.4
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113020798B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 丁燁;楊立軍;王聯甫
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K26/342
• 分類號: B23K26/342;B23K26/064;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理有限公司 11473
• 代理人: 陳雪飛

本發明提供一種飛秒激光增減材加工系統及加工方法，屬于激光加工技術領域，所述飛秒激光增減材加工系統包括激光發射模塊和激光工作模塊，激光工作模塊包括光路調整組件、光路整合組件和工件加工組件，激光發射模塊發出的激光依次經過光路整形組件和光路調整組件后到達工件加工組件對工件加工組件內的待加工工件進行激光加工；工件加工組件包括槽體和設置于槽體內部的隔離件，隔離件將槽體分成儲液槽和加工槽，且隔離件與槽體的底部設置有連通孔，且加工槽的側壁設置有適于排液的泄流孔，泄流孔與槽體的底部的距離大于待加工工件與槽體底部的距離。本發明能夠獲得表面帶有功能性涂層的微結構，工件加工區域的表面質量好，且加工效果的穩定性。

技術領域

本發明涉及激光加工技術領域，具體而言，涉及一種飛秒激光增減材加工系統及加工方法。

背景技術

電化學儲能技術因其環境友好性、安全性、高效率和長使用壽命等優點，在航空航天、國防軍事、儀器儀表等國家重點發展領域的高端裝備中都有著廣泛的應用。

電化學儲能器件的能量轉換效率、比容量和倍率性能等指標與電極的材料性質和宏微觀結構密切相關。現有的較為成熟的電極構筑技術，如化學合成組裝、濕法紡絲和噴墨打印等，存在材料局限性大、工藝復雜、重復性差等問題。近年來，飛秒激光加工技術因其對材料周圍影響極小，能安全地切割、打孔、雕刻，被廣泛應用于微加工領域，但是空氣環境下飛秒激光與固體材料相互作用會在材料表面產生燒蝕碎屑，繼而影響了工件加工區域的表面質量。

發明內容

本發明解決的問題是現有飛秒激光加工技術在空氣環境下應用時，飛秒激光與固體材料相互作用會在材料表面產生燒蝕碎屑，繼而影響了工件加工區域的表面質量。

為解決上述問題，本發明提供一種飛秒激光增減材加工系統，包括激光發射模塊和激光工作模塊，所述激光工作模塊包括光路調整組件、光路整合組件和工件加工組件，所述激光發射模塊發出的激光依次經過所述光路整形組件和所述光路調整組件后到達所述工件加工組件對所述工件加工組件內的待加工工件進行激光加工；

所述工件加工組件包括工件加工池，所述工件加工池包括槽體和設置于所述槽體內部的隔離件，所述隔離件將所述槽體分成儲液槽和用于放置待加工工件的加工槽，且所述隔離件與所述槽體的底部設置有連通孔，所述儲液槽用于存儲化學溶液并通過所述連通孔向所述加工槽內輸送所述化學溶液，且所述加工槽的側壁設置有適于排液的泄流孔，所述泄流孔與所述槽體的底部的距離大于所述待加工工件與所述槽體底部的距離。

較佳地，所述光路整形系統包括擴束鏡、1/4玻片鏡組和半玻片鏡組，所述1/4玻片鏡組和所述半玻片鏡組設置于所述擴束鏡的光路下游，所述1/4玻片鏡組相對于所述半玻片鏡組靠近所述擴束鏡設置，且所述1/4玻片鏡組適于在工作位與非工作位之間切換。

較佳地，所述1/4玻片鏡組包括第一反射鏡、第二反射鏡以及設置于所述第一反射鏡與所述第二反射鏡之間的1/4玻片，且所述第一反射鏡和\或所述第二反射鏡適于在反射工位與非反射工位之間切換。

較佳地，所述半玻片鏡組包括第三反射鏡、第四反射鏡以及設置于所述第三反射鏡與所述第四反射鏡之間的半玻片。

較佳地，所述光路調整組件包括第五反射鏡、可見光透射激光反射鏡、非偏振白光分束鏡和物鏡，所述激光發射模塊發出的激光經過所述光路整形組件后依次經過所述第五反射鏡、所述非偏振白光分束鏡、所述可見光透射激光反射鏡和所述物鏡后對所述待加工工件進行加工。

較佳地，所述激光工作模塊還包括聚焦觀測組件，所述聚焦觀測組件包括白光光源和用于接收白光的觀測鏡組，且所述白光光源發射的白光與所述激光發射模塊發射的激光同軸入射到所述待加工工件的表面。