[發明專利]一種復合激光打孔方法及激光打孔裝置

有效

• 申請號: 202110551813.X
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113210893B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 鐘立蓉;李翠;吳澤鋒;高輝;盧昆忠;李成;閆大鵬
• 申請（專利權）人: 武漢銳科光纖激光技術股份有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/382;B23K26/14
• 代理公司: 北京睿陽聯合知識產權代理有限公司 11758
• 代理人: 王朋飛;楊生平

本發明屬于激光打孔技術領域，公開了一種復合激光打孔方法及激光打孔裝置；復合激光打孔方法，包括如下步驟：S1、根據打孔參數及工件的特性，選擇可調連續激光器的型號，并確定可調連續激光器的纖芯的直徑和環芯的直徑；S2、根據所述打孔參數和所述工件的特性，調整高斯模式激光功率和平頂模式激光功率，設置激光加工時間和保護氣氣壓，并根據打孔后孔的特性，包括重鑄層的厚度和錐度，再次調整高斯模式激光功率和平頂模式激光功率，設置激光加工時間和保護氣氣壓，直至不出現重鑄層；S3、可調連續激光器根據打孔參數，在工件上打孔，打孔過程中，纖芯和環芯同時作用于工件上，采用靜態和動態相結合的方式打孔，孔型質量高。

技術領域

本發明屬于激光打孔技術領域，尤其涉及一種復合激光打孔方法及激光打孔裝置。

背景技術

激光具有高能量密度和高功率密度的特點已經廣泛應用于加工制造業，其中激光打孔是最早實用化的激光材料加工技術。激光打孔技術是指通過光學系統傳輸后被聚焦的激光輻照材料表面，在激光的高功率密度作用下，材料在極短的時間內產生溫升直至熔化、氣化甚至等離子體化后被排除，在此過程中實現材料的去除，以達到打孔的目的。

根據激光與控制平臺的相對位置是否變化，激光打孔分為靜態打孔和動態打孔。靜態打孔主要包括單脈沖打孔和多脈沖沖擊打孔；動態打孔主要包括旋切鉆孔和螺旋打孔。靜態打孔一般是通過毫秒和納秒級別脈寬的激光對材料進行的打孔。微秒、納秒脈寬的激光有較高的材料去除率，但會導致一定的熱影響區。動態打孔方式通常采用飛秒或皮秒激光，超快激光的熱影響區非常小，以這種方式打孔可以得到更高質量的孔型，但相對來講打孔的效率較低，對于一個微孔需要幾百甚至上千個超快激光脈沖來進行處理。

超快激光器作用出的孔雖然孔型質量較高，但其作用材料的厚度通常在1mm以下，厚度較小，孔徑小于百微米量級，孔徑較小，打孔過程中材料去除率比較低，導致其應用范圍較小。

現使用的復合激光打孔技術一般為兩臺或多臺激光器，采用微秒或納秒和飛秒或皮秒脈沖激光器共同作用在零件上進行打孔的技術。但是，脈沖激光器的脈寬有一定的占空比，且打孔效率低。

因此，亟需一種復合激光打孔方法及激光打孔裝置，以解決上述技術問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種復合激光打孔方法及激光打孔裝置，其具有較高的材料去除率，又有較小的熱影響區，能夠得到較高質量的孔型，而且打孔效率高。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，提供一種復合激光打孔方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、根據打孔參數及工件的特性，選擇可調連續激光器的型號，并確定可調連續激光器的纖芯的直徑和環芯的直徑；

S2、根據所述打孔參數和所述工件的特性，調整高斯模式激光功率和平頂模式激光功率，設置激光加工時間和保護氣氣壓，并根據打孔后孔的特性，包括重鑄層的厚度和錐度，再次調整高斯模式激光功率和平頂模式激光功率，并設置激光加工時間和保護氣氣壓，直至不出現重鑄層；

S3、所述可調連續激光器根據所述打孔參數，在所述工件上打孔，打孔過程中，所述纖芯和所述環芯同時作用于工件上。

作為一種復合激光打孔方法的優選技術方案，在步驟S1之后，步驟S2之前還包括步驟S11，將所述工件置于所述可調連續激光器的激光加工頭下，調整所述可調連續激光器的噴嘴和所述工件上表面之間的距離至預設閾值。

作為一種復合激光打孔方法的優選技術方案，在步驟S11之后，步驟S2之前還包括步驟S12，開啟并進入可調連續激光器的光束模式調節系統。

作為一種復合激光打孔方法的優選技術方案，所述打孔參數包括孔的個數，每個孔的坐標、孔徑和錐度，所述孔的直徑小于或等于2mm。