【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种激光加工大深径比微孔的方法。
技术介绍
1、随着激光技术的发展，激光加工技术也应运而生，其中，材料的微孔加工是激光加工领域的一项重要应用，其优点主要包括：激光打孔属于非接触式加工，避免了传统机加方式的刀具损伤，且具有高精度、高效率、高质量等特点。其中的超快激光通常是指脉冲宽度处于亚皮秒与飞秒的脉冲激光，基于其极短的脉冲宽度和极高的峰值能量，几乎能够加工所有材料。此外，利用超快激光能够实现材料的“冷加工”，配合合理的加工工艺可以实现材料的无热影响区、无重铸层、无微裂纹等精密加工。
2、在现有的激光微孔加工技术中，高深度微孔的加工一直是难以解决的问题，尤其是针对大深径比微孔的加工。由于激光的特性，随着加工深度的增加，微孔内部的等离子体以及材料碎屑对激光屏蔽作用增强，进而降低激光的持续加工作用。进一步的，这种屏蔽作用会导致入射到基材表面的激光能量下降，导致微孔侧壁对激光的折射增加，微孔尺寸逐渐降低，出现锥孔甚至无法钻透的现象。
技术实现思路
1、本专利技术是要解决目前大深径比微孔的激光加工时随着加工深度的增加，微孔尺寸逐渐降低，出现锥孔甚至无法钻透的现象的技术问题，而提供一种超快激光加工大深径比微孔的方法。
2、本专利技术的超快激光加工大深径比微孔的方法是按以下步骤进行的：
3、一、采用超快激光进行钻孔，加工的过程中设置有三束保护气进行保护，三束保护气均匀分布且等高，俯视看三束保护气相互间隔120°，三束保护气汇聚在待钻孔上表面的圆心
4、三束保护气束流与工件表面的夹角相同且均大于等于40°且小于90°；
5、从待钻孔上表面的圆心开始往外转以螺旋线方式完整去除每一层微孔材料直至形成通孔，通孔直径比待钻孔的预设直径小10μm～30μm；
6、所述的待钻孔的深度与直径的比≥10:1；
7、加工过程中还有下述的要求：
8、①微孔加工过程中激光焦点在每完成一层材料的加工后向微孔出口方向继续行进一层，所述的一层的距离为0.005mm～0.01mm；200层～400层的距离之和定义为距离l；
9、②每加工完一段距离l后需将激光焦点向微孔的入口方向回退距离l的1/4～1/3，回退过程中关闭激光；回退完成后启动超快激光，继续进行向着微孔出口方向加工一段距离l；在加工过程中，每加工一段距离l，保护气流量也增加；
10、③重复上述②中的加工方式至形成通孔结束，且每加工完成一段距离l后，激光功率增加10％～30％，再进行下一段距离l的加工；
11、二、采用超快激光以圆环形状去除孔壁上的材料，保护气流量为步骤一中最终的流量且保持不变；加工范围自微孔入口至出口，通孔直径为待钻孔的预设直径；微孔加工过程中激光焦点在每完成一层材料的加工后向微孔出口方向继续行进一层至微孔加工结束，所述的一层的距离为0.01mm～0.03mm；此过程中激光功率保持不变。
12、本专利技术的优点：
13、本专利技术的方法能够在不影响计划钻孔尺寸的同时，提升钻孔的最大深度；三束流保护气能够有效地提高微孔内部的保护气流量，减少微孔加工过程中的等离子体屏蔽效应等干扰因素；通过保护气位置和流量的灵活控制机制，可达到多材料、多尺寸、高效率、高精度的大深径比微孔加工目的。
14、由于激光的特性，随着加工深度的增加，微孔内部的等离子体以及材料碎屑对激光屏蔽作用增强，进而降低激光的持续加工作用；进一步的，这种屏蔽作用会导致入射到基材表面的激光能量下降，导致微孔侧壁对激光的折射增加，微孔尺寸逐渐降低，出现锥孔甚至无法钻透的现象。本专利技术步骤一中采用回退的方式可以将激光加工焦点上移至加工锥度产生之前，回退过程中关闭激光，持续的保护气可以完全将孔内的碎屑排除；再次进行加工时，可以继续以直孔的方式进行加工，直至下一次锥度产生，重复进行此操作，直至通孔完成。
15、本专利技术的分步钻孔方法(先用高功率螺旋平面钻孔，后用中低功率环切钻孔)能在保持钻孔精度的同时，提升钻孔的最大深度。高功率螺旋平面钻孔去除微孔内部的单层材料，为后续残渣的排出提供通道；在通孔形成后，采用中低功率环切钻孔方式进行加工，可以去除孔壁不规则附着物，后续产生的残渣可在辅助装置的帮助下由通孔出口排出，提升钻孔精度；阶段性微孔加工方式可以进一步降低等离子体屏蔽作用的干扰，提高钻孔深度。
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1.一种超快激光加工大深径比微孔的方法，其特征在于超快激光加工大深径比微孔的方法是按以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的一种超快激光加工大深径比微孔的方法，其特征在于采用道威棱镜模块来控制激光的移动。
3.根据权利要求1所述的一种超快激光加工大深径比微孔的方法，其特征在于三束保护气喷嘴的内径为0.1mm～1.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种超快激光加工大深径比微孔的方法，其特征在于保护气压强范围为0.2MPa～1MPa。
5.根据权利要求1所述的一种超快激光加工大深径比微孔的方法，其特征在于保护气为氩气或空气。
6.根据权利要求1所述的一种超快激光加工大深径比微孔的方法，其特征在于所述的超快激光的激光脉冲宽度处于皮秒或飞秒量级。
【技术特征摘要】
1.一种超快激光加工大深径比微孔的方法，其特征在于超快激光加工大深径比微孔的方法是按以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的一种超快激光加工大深径比微孔的方法，其特征在于采用道威棱镜模块来控制激光的移动。
3.根据权利要求1所述的一种超快激光加工大深径比微孔的方法，其特征在于三束保护气喷嘴的内径为0.1mm～1.5mm。
【专利技术属性】
技术研发人员：黄怡晨，李俐群，王旭，张子浩，
申请(专利权)人：苏州易理激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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