CN111673270A - 利用先进激光系统加工改良油气(油水)分离防爆阀的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用先进激光系统加工微米半渗透孔防爆阀的方法，先搭建先进激光系统，然后将防爆阀紧固到加工台上，利用计算机调节激光器，通过更改激光器输出激光的功率、单位时间内发出的脉冲数量，物镜与透镜的焦距范围等，使激光在聚焦后照射到防爆阀阀体表面，烧蚀出微米的半渗透孔；半渗透孔拥有出口孔半闭合结构特征，不同尺寸的半渗透孔拥有不同的开度，拥有半渗透孔的防爆阀可广泛应用于水、电、气、热、电池、电容器、超级电容器行业中油水分离阀、油气分离阀、平衡泄压阀等产品；本发明操作简单，可以实现大批量高效率制作。

Description

利用先进激光系统加工改良油气(油水)分离防爆阀的方法
技术领域
本发明属于防爆阀技术领域，具体涉及一种利用先进激光系统(飞秒、皮秒、纳秒等系列先进激光制造系统)加工改良油气(油水)分离防爆阀的方法。
背景技术
防爆阀是一种对整体装置可以起到较好防爆裂作用的装置，其主要的原理就是通过阀门的内部构造来完成一系列的状态平衡工作，最终使整个装置内外达到一个平稳的状态，避免整体出现损坏或爆裂等危险情况。防爆阀经过不断的发展与改进，一些高质量的防爆阀产品已经成熟的应用于各行各业当中，比如有一些利用电磁原理而生产的电磁防爆阀就有着非常强大的功能，使用的效果较为出色。近年来，防爆阀衍生出了众多子型号，基本呈现出专阀专用的情况。
现在防爆阀市场的需求量逐年增加，在水、电、气、热等行业发挥着举足轻重的作用，尤其在新兴锂电池、钠电池、介电电容器和超级电容器等新能源行业展示出极其广阔的市场和广泛深入的应用，为新能源器件提供非常重要的安全防护屏障；另一方面，防爆阀行业存在竞争加剧及产能过剩的问题，尤其需要以技术创新革新发展思路，推动防爆阀行业升级与发展。市场上普通的防爆阀结构较为简单，平衡整体装置内外状态的能力较差，利用先进激光技术对防爆阀进行改性制造为解决防爆阀控制能力差等问题提供了一种可能。目前，尚未发现有利用先进激光器在防爆阀上加工具有微米级透气孔的产品，故利用先进激光系统制作带有微米半渗透型孔的防爆阀的巨大市场尚未被挖掘。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明目的在于提供了一种利用先进激光系统加工油气(油水)分离防爆阀的方法，优化防爆阀平衡性能并扩大防爆阀能够进行自平衡的范围，微米半渗透孔依据其孔结构、尺寸等可以广泛应用于水、电、气、热、电池、电容等行业的各种油水分离阀、油气分离阀、平衡泄压阀等等。
为了实现上述优化目的，本发明采用的技术方案为：
利用先进激光系统加工油气(油水)分离防爆阀的方法，包括以下步骤：
1)组装先进激光系统，先进激光系统包括激光器1，激光从激光器1中发出，经过偏振片2对激光束方向进行偏振改向，在分光棱镜3处将激光进行分束，分束后的激光经过第一反射镜4、第二反射镜5、小孔光阑6后进入物镜及透镜7，通过物镜及透镜7聚焦后的激光与放置在加工台8上的防爆阀表面发生作用并烧蚀击穿，加工台8、激光器1通过计算机9控制；
2)将防爆阀放在丙酮溶液中超声清洗5min,再放在无水乙醇中超声清洗5min；
3)将防爆阀利用固定模具紧固在加工台8上；
4)利用光斑测量仪对激光光斑进行校核，确保其圆度足够均匀的在防爆阀上烧蚀出半渗透孔；利用计算机9对激光光斑的运动轨迹进行规划；通过小孔光阑6对激光光斑直径进行优化和调整，以确保半渗透孔的直径达到预期尺寸；
5)利用计算机9调整激光器1的输出激光功率0.65W，重复频率为1kHz，单位脉冲数2000-10000；
6)通过对激光系统装配不同孔径和焦距的物镜及透镜7，在防爆阀表面能够获得微米级的半渗透孔。
所述的半渗透孔拥有出口半闭合结构特征，不同尺寸的半渗透孔拥有不同的开度，拥有半渗透孔的防爆阀能够应用于油气分离、油水分离等防爆产业。
与现有技术相比，本发明有以下技术特点：
本发明利用先进激光制造系统，可以在具有凹凸带弧面的复杂结构的防爆阀上制备出具有微米级的半渗透孔，可以解决目前机械加工，电化学加工等无法解决的难题；利用激光可以装配与数控机床等优势，利用光机电一体化的优势，实现防爆阀加工表面的可控性和精密性。通过对激光器重频、激光单脉冲数量和激光辐照时间调节，可以在具有复杂结构的(非目前容易加工的平面)防爆阀上获得不同的形貌与尺寸的半渗透孔；半渗透孔可以实现在小状态扰动下快速进行状态调节，使自身迅速恢复至平衡状态。
本发明利用激光对防爆阀的性能进行改善，该防爆阀可广泛应用于水、电、气、热、电池、电容等行业。本发明操作简单，可以实现大批量高效率制作。
附图说明
图1为本发明的先进激光系统示意图。
图2为本发明实施例1微米半渗透孔防爆阀的结果图，图(a)为阀体正面光镜图，图(b)为阀体反面光镜图。
图3为本发明实施例2微米半渗透孔防爆阀的结果图，图(a)为阀体正面光镜图，图(b)为阀体反面光镜图。
图4为本发明实施例3微米半渗透孔防爆阀的结果图，图(a)为阀体正面光镜图，图(b)为阀体反面光镜图。
图5为本发明实施例4微米半渗透孔防爆阀的结果图，图(a)为阀体正面光镜图，图(b)为阀体反面光镜图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细描述。
实施例1，一种利用先进激光系统加工油气(油水)分离防爆阀的方法，包括以下步骤：
1)组装先进激光系统，先进激光系统包括激光器1，激光从激光器1中发出，经过偏振片2对激光束方向进行偏振改向，在分光棱镜3处将激光进行分束，分束后的激光经过第一反射镜4、第二反射镜5、小孔光阑6后进入物镜及透镜7，通过物镜及透镜7聚焦后的激光与放置在加工台8上的防爆阀表面发生作用并烧蚀击穿，加工台8、激光器1通过计算机9控制；
2)将防爆阀放在丙酮溶液中超声清洗5min,再放在无水乙醇中超声清洗5min；
3)将防爆阀利用固定模具紧固在加工台8上；
4)利用光斑测量仪对激光光斑进行校核，确保其圆度足够均匀的在防爆阀上烧蚀出半渗透孔；利用计算机9对激光光斑的运动轨迹进行规划；通过小孔光阑6对激光光斑直径进行优化和调整，以确保半渗透孔的直径达到预期尺寸；
5)利用计算机9调整激光器1的输出激光功率0.65W，重复频率为1kHz，单位脉冲数2000-10000；
6)通过对激光系统装配不同孔径和焦距的物镜及透镜7，在防爆阀表面能够获得微米级的半渗透孔。
参照图2，本实施例在保证1KHZ重复频率和0.65W激光功率的情况下调节单位脉冲数为2000得到的微米半渗透孔的结果图，其中图a为阀体正面光镜图，图b是阀体反面光镜图，阀体正面具有直径为28微米的半渗透孔，阀体反面半渗透孔直径为29微米；半渗透孔结构将防爆阀由半三维作用结构延伸为全三维作用结构，大大提高了防爆阀的状态平衡调节范围。
实施例2，更改单位脉冲数为5000，细调激光光斑聚焦程度和光路透镜等为近聚焦后，其它和实施例1相同。
参照图3，本实施例在保证1KHZ重复频率和0.65W激光功率的情况下调节单位脉冲数为5000得到的微米半渗透孔的结果图，图a阀体正面光镜图，图b为阀体背面光镜图；阀体正面具有直径为29微米的半渗透孔，阀体反面半渗透孔直径为42微米。半渗透孔结构将防爆阀由半三维作用结构延伸为全三维作用结构，大大提高了防爆阀的状态平衡调节范围。
实施例3，更改单位脉冲数为8000，细调激光光斑聚焦程度和光路透镜等使其为近聚焦状态，其它和实施例1相同。
参照图4，本实施例在保证1KHZ重复频率和0.65W激光功率的情况下调节单位脉冲数为8000得到的微米半渗透孔的结果图，图a阀体正面光镜图，图b为阀体背面光镜图；阀体正面具有直径为25微米的半渗透孔，阀体反面半渗透孔直径为57微米。半渗透孔结构将防爆阀由半三维作用结构延伸为全三维作用结构，大大提高了防爆阀的状态平衡调节范围。
实施例4，更改单位脉冲数为10000，细调激光光斑聚焦程度和光路透镜等设备以保证全聚焦状态，其它和实施例1相同。
参照图5，本实施例在保证1KHZ重复频率和0.65W激光功率的情况下调节单位脉冲数为10000得到的微米半渗透孔的结果图，图a阀体正面光镜图，图b为阀体背面光镜图；阀体正面具有直径为28微米的半渗透孔，阀体反面半渗透孔直径为39微米。半渗透孔结构将防爆阀由半三维作用结构延伸为全三维作用结构，大大提高了防爆阀的状态平衡调节范围。
利用先进激光制造系统，可以在具有凹凸带弧面的复杂结构的防爆阀上制备出具有微米级的半渗透孔，可以解决目前机械加工，电化学加工等无法解决的难题；利用激光可以装配与数控机床等优势，利用光机电一体化的优势，实现防爆阀加工表面的可控性和精密性。此外，利用激光加工对防爆阀的微孔制备，可以得到具有带用部分熔融物的微型异形孔，这种结构在防爆阀处于压力很大时，熔融物脱落，起到保护作用，从而进一步，提高了防爆阀的状态平衡调节范围。

Claims (2)

1.一种利用先进激光制造系统加工油气(油水)分离防爆阀的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)组装先进激光系统，先进激光系统包括激光器(1)，激光从激光器(1)中发出，经过偏振片(2)对激光束方向进行偏振改向，在分光棱镜(3)处将激光进行分束，分束后的激光经过第一反射镜(4)、第二反射镜(5)、小孔光阑(6)后进入物镜及透镜(7)，通过物镜及透镜(7)聚焦后的激光与放置在加工台(8)上的防爆阀表面发生作用并烧蚀击穿，加工台(8)、激光器(1)通过计算机(9)控制；
2)将防爆阀放在丙酮溶液中超声清洗5min,再放在无水乙醇中超声清洗5min；
3)将防爆阀利用固定模具紧固在加工台(8)上；
4)利用光斑测量仪对激光光斑进行校核，确保其圆度足够均匀的在防爆阀上烧蚀出半渗透孔；利用计算机(9)对激光光斑的运动轨迹进行规划；通过小孔光阑(6)对激光光斑直径进行优化和调整，以确保半渗透孔的直径达到预期尺寸；
5)利用计算机(9)调整激光器(1)的输出激光功率0.65W，重复频率为1kHz，单位脉冲数2000-10000；
6)通过对激光系统装配不同孔径和焦距的物镜及透镜(7)，在防爆阀表面能够获得微米级的半渗透孔。
2.根据权利要求1所述的一种利用先进激光制造系统改良油气(油水)分离防爆阀的方法，其特征在于：所述的半渗透孔拥有出口半闭合结构特征，不同尺寸的半渗透孔拥有不同的开度，拥有半渗透孔的防爆阀能够应用于各种油水分离阀、油气分离阀、平衡泄压阀防爆产品。
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