CN112453730A - 一种高深径比微孔的激光加工系统及加工方法 - Google Patents

一种高深径比微孔的激光加工系统及加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112453730A
CN112453730A CN202011282858.3A CN202011282858A CN112453730A CN 112453730 A CN112453730 A CN 112453730A CN 202011282858 A CN202011282858 A CN 202011282858A CN 112453730 A CN112453730 A CN 112453730A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
mirror
punching
quasi
beam expander
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011282858.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112453730B (zh
Inventor
杨康
王自
田东坡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xi'an Micromach Photon Technology Co ltd
Original Assignee
Xi'an Micromach Photon Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xi'an Micromach Photon Technology Co ltd filed Critical Xi'an Micromach Photon Technology Co ltd
Priority to CN202011282858.3A priority Critical patent/CN112453730B/zh
Publication of CN112453730A publication Critical patent/CN112453730A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112453730B publication Critical patent/CN112453730B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/402—Removing material taking account of the properties of the material involved involving non-metallic material, e.g. isolators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明提供了一种高深径比微孔的激光加工系统及加工方法，首先将准连续激光与超短脉冲激光复合对非透明材料进行微孔加工，利用准连续激光进行部分冲孔，设置合适的准连续激光能量和持续时间，在非透明材料上冲孔；然后转换飞秒激光光路，利用旋切扫描模块使聚焦后的超短脉冲激光进行螺旋扫描，在非透明材料的冲孔位置处进行旋切扫描修孔；最后下降焦点继续重复冲孔‑修孔操作，完成制孔过程，本发明提供的激光加工系统及方法，采用分段冲孔‑修孔工艺，可以大大减小了由于大能量一次性冲孔造成的热影响区，提升了孔的加工质量，满足了航空航天领域要求高深径比孔无热影响区的技术指标。

Description

一种高深径比微孔的激光加工系统及加工方法
技术领域
本发明涉及激光精细微孔加工技术领域，特别涉及一种高深径比微孔的激光加工系统及加工方法。
背景技术
陶瓷材料在航空航天、光电器件、医疗器械等领域都有着极其重要的应用，但由于某些加工方式会引入微裂纹，引起应力高度集中，使得裂纹扩展导致材料断裂。为在严苛的使用环境提高使役性能，对陶瓷材料加工的质量提出较高的要求。以上述领域中，经常有满足高深径比(不低于20:1)且极小微裂纹的指标要求。
陶瓷孔主要加工方法为：机械加工为接触式加工，容易引起钻头断裂,且难以保证微孔的尺寸精度；利用电火花加工存在着不能加工非导电材料的问题；激光加工作为新型加工技术，对材料无选择性，其中准连续激光能够加工20:1以上的高深径比微孔，但由于准连续激光利用热效应去除材料会在孔口形成热影响区、微裂纹，孔口质量较差；超短脉冲激光由于其短作用时间和超高峰值功率的性质，和材料反应时能直接打断材料分子键，实现无热传导的材料去除方式。
发明内容
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种高深径比微孔的激光加工系统及加工方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种高深径比微孔的激光加工系统，包括：超快激光器、变倍扩束器、1/4波片、第一反射镜、光束旋切扫描模块、第一半透半反镜、第二半透半反镜、聚焦镜、气嘴、第二反射镜、光路切换模块、第三反射镜及准连续激光器，其中：
所述准连续激光器出射的准连续激光经所述第三反射镜反射后进入可快速移动的第二反射镜，再经所述光路切换模块进入所述第二半透半反镜，经所述第二半透半反镜反射后形成的光束垂直入射进入所述第一半透半反镜，并经所述聚焦镜及所述气嘴后聚焦在陶瓷材料上进行冲孔；
所述超快激光器出射的超短脉冲经所述变倍扩束器扩束后进入所述1/4波片，所述1/4波片将入射的线偏振光调整成圆偏振光，再依次经所述第一反射镜、所述旋切扫描模块、所述第一半透半反镜后进入所述聚焦镜，并经所述聚焦镜及所述气嘴后聚焦在陶瓷材料的冲孔位置处进行旋切扫描修孔。
在一些较佳的实施例中，还包括与所述第一半透半反镜连接的功率监测模块，所述第一半透半反镜还将接收到的激光的一部分反射至所述功率监测模块，所述功率监测模块可对冲孔和修孔过程中激光能量进行实时监测。
在一些较佳的实施例中，还包括与所述第一半透半反镜连接的CCD相机，在冲孔和修孔过程中，与所述陶瓷材料作用的反射光反射至所述第一半透半反镜，所述CCD相机获取所述反射光以实现对打孔过程的穿透情况的显示。
在一些较佳的实施例中，所述变倍扩束器为1-4倍变倍扩束器。
在一些较佳的实施例中，所述气嘴为锥形气嘴。
另外，本发明还提供了一种所述高深径比微孔的激光加工系统的加工方法，包括下述步骤：
利用准连续激光对陶瓷材料进行冲孔，包括：所述准连续激光器出射的准连续激光经所述第三反射镜反射后进入可快速移动的第二反射镜，再经所述光路切换模块进入所述第二半透半反镜，经所述第二半透半反镜反射后形成的光束垂直入射进入所述第一半透半反镜，并经所述聚焦镜及所述气嘴后聚焦在陶瓷材料上进行材料去除，孔径大小介于Φ0.5mm～Φ0.6mm之间；
转换飞秒激光光路对材料的孔道雏形进行扩孔，包括：所述超快激光器出射的超短脉冲经所述变倍扩束器扩束后进入所述1/4波片，所述1/4波片将入射的线偏振光调整成圆偏振光，再依次经所述第一反射镜、所述旋切扫描模块、所述第一半透半反镜后进入所述聚焦镜，并经所述聚焦镜及所述气嘴后聚焦在陶瓷材料的冲孔位置处进行旋切扫描修孔；
重复上述步骤完成制孔过程。
在一些较佳的实施例中，在利用准连续激光进行部分冲孔的步骤中，还包括，在冲孔过程中采用压缩气体对所述陶瓷材料表面进行吹气以辅助排渣。
在一些较佳的实施例中，所述利用准连续激光对陶瓷材料进行冲孔之前还包括，对准连续激光器和超快激光器分别进行光路传输调试。
所述光路传输调试包括以下步骤：
S101：确定扩束镜位置，并在距扩束镜安装位置500mm之外的光路上放置一张同心圆靶纸，然后打开激光器，使激光光斑与靶纸中心重合；
S102：安装上扩束镜，然后调节扩束镜，使激光光斑与扩束镜入光口中心重合，且经过扩束镜后的光斑继续与靶纸中心保持重合；
S103：调整1/4拨片位置，使激光光斑从1/4拨片中心通过；
S104：安装反射镜，通过反射镜将激光光束反射至同轴光路中。
本发明采用上述技术方案的优点是：
(1)能够充分结合准连续激光和超快激光的优势，在大功率冲孔获得排渣通道雏形后，采用飞秒激光进行精细修孔，获得兼具大深径比和高表面完整性的孔结构；(2)采用分段冲孔-修孔工艺，可以减小由于大能量一次性穿透造成的毫米级热影响区、微米级裂纹，提升了孔壁加工质量，满足了航空航天领域要求无微裂纹、无热影响区的技术指标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例1提供的高深径比微孔的激光加工系统的光路结构示意图。
图2为本发明实施例2提供的高深径比微孔的激光加工方法的步骤流程示意图。
图3为本发明实施例2提供的分段冲孔-修孔过程示意图。
图4为本发明实施例2提供的冲孔、修孔正面效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，为本发明实施例1提供的一种激光加工系统的结构示意图，包括：超快激光器110、变倍扩束器120、1/4波片130、第一反射镜140、光束旋切扫描模块150、第一半透半反镜160、第二半透半反镜170、聚焦镜180、气嘴190、第二反射镜210、光路切换模块220、第三反射镜230及准连续激光器240。
本发明上述实施例提供的激光加工系统的工作方式如下：
所述准连续激光器240出射的准连续激光经所述第三反射镜230反射后进入可快速移动的第二反射镜210，再经所述光路切换模块150进入所述半透半反镜170，经所述半透半反镜170反射后形成的光束垂直入射进入所述半透半反镜160，并经所述聚焦镜180及所述气嘴190后聚焦在陶瓷材料上进行冲孔。
所述超快激光器110出射的超短脉冲经所述变倍扩束器120扩束后进入所述1/4波片130，所述1/4波片130将入射的线偏振光调整成圆偏振光，再依次经所述第一反射镜140、所述旋切扫描模块150、所述半透半反镜160后进入所述聚焦镜180，并经所述聚焦镜180及所述气嘴190后聚焦在陶瓷材料的冲孔位置处进行旋切扫描修孔。
在一些较佳的实施例中，所述激光器110为飞秒激光器(光束质量M2 x、M2 y≤1.2，脉宽300fs)。
在一些较佳的实施例中，还包括与所述半透半反镜160连接的功率监测模块250，所述半透半反镜160还将接受到的激光的一部分反射至所述功率监测模块250，所述功率监测模块250可对冲孔和修孔过程中激光能量进行监测。
在一些较佳的实施例中，还包括与所述半透半反镜160连接的CCD相机260，在冲孔和修孔过程中，与所述陶瓷材料作用的反射光反射至所述半透半反镜160，所述CCD相机260获取所述反射光以实现对打孔过程的穿透情况的显示，其中，所述陶瓷材料为超硬陶瓷材料，包含各类平面和曲面结构。
在一些较佳的实施例中，所述变倍扩束器120为1～4倍变倍扩束器，经扩束镜后的光斑尺寸为8mm～11mm。
在一些较佳的实施例中，所述旋切扫描模块和所述第二半透半反镜垂直出射的光束定位于同一点位，定位误差≤10um。
在一些较佳的实施例中，所述气嘴190为锥形气嘴。
本发明提供的激光加工系统，首先将准连续激光与超短脉冲激光复合对陶瓷材料进行微孔加工，利用准连续激光进行部分冲孔，设置合适的准连续激光能量和持续时间，在陶瓷材料上冲孔；然后转换飞秒激光光路，利用旋切扫描模块使聚焦后的超短脉冲激光进行螺旋扫描，在陶瓷材料的冲孔位置处进行旋切扫描修孔；最后下降焦点继续重复冲孔-修孔操作完成制孔过程。本发明提供的激光加工系统及方法，在提升深径比的同时提升了孔的加工质量，满足了航空航天领域要求高深径比孔无热影响区的技术指标。
实施例2
请参阅图2，为本发明实施例2提供的一种激光加工系统的加工方法的步骤流程图，包括：
步骤S110：利用准连续激光对陶瓷材料进行冲孔，包括：所述准连续激光器出射的准连续激光经所述第三反射镜反射后进入可快速移动的第二反射镜，再经所述光路切换模块进入所述第二半透半反镜，经所述第二半透半反镜反射后形成的光束垂直入射进入所述第一半透半反镜，并经所述聚焦镜及所述气嘴后聚焦在陶瓷材料上进行材料去除，孔径大小介于Φ0.5mm～Φ0.6mm之间。
具体地，所述准连续激光器出射的准连续激光冲孔的参数为平均功率300W，峰值功率40kW，脉宽2ms，频率5Hz，利用8～15个脉冲进行分段冲孔。
可以理解，在进行上述步骤中，还包括在冲孔过程中采用压缩气体对所述陶瓷材料表面进行同轴吹气以辅助排渣(≥0.7MPa)。
步骤S120：转换飞秒激光光路对陶瓷材料进行修孔，包括：所述超快激光器出射的超短脉冲经所述变倍扩束器扩束后进入所述1/4波片，所述1/4波片将入射的线偏振光调整成圆偏振光，再依次经所述第一反射镜、所述旋切扫描模块、所述第一半透半反镜后进入所述聚焦镜，并经所述聚焦镜及所述气嘴后聚焦在陶瓷材料的冲孔位置处进行旋切扫描修孔。
具体地，超快激光通过光束扫描系统后进行螺旋线扫描，扫描轨迹从中心扩展至边缘。所述超快激光器出射的超短脉冲修孔的参数为：平均功率15W，重频100kHz，脉宽300fs，总加工时间300s，焦点进给深度5mm，焦点进给速度0.025mm/s。
可以理解，在进行上述步骤中，还包括在利用飞秒激光进行修孔的步骤中，还包括，在修孔过程中采用惰性气体对所述陶瓷材料表面进行吹气以辅助排渣(≥0.4MPa)。
步骤S130：重复上述步骤完成制孔过程。
请参阅图3，为本发明上述实施例提供的分段冲孔-修孔过程示意图，其中，左侧图均为在陶瓷材料上采用准连续激光冲孔示意图，右侧图为本发明上述实施例提供的在陶瓷材料上采用超快激光旋切修孔示意图，即成型孔。
在一些较佳的实施例中，根据每2个脉冲的深度来确定焦点下降深度。
在一些较佳的实施例中，总冲孔深度可达20mm，孔周边热影响区约100um。
在一些较佳的实施例中，旋切扫描为螺旋线扫描，修孔的孔型为圆柱孔。
在一些较佳的实施例中，修孔后孔径为Φ0.7mm±0.03mm，孔深≥20mm，热影响区≤10um。
在一些较佳的实施例中，旋切扫描系统的转速为2000rpm～3000rpm。
在一些较佳的实施例中，修孔得到的微裂纹≤5μm，热影响区≤10μm。
优选地，在利用准连续激光对陶瓷材料进行冲孔之前，对超快激光器和准连续激光器分别进行光路传输调试。
具体地，所述光路传输调试包括以下步骤：
S101：确定扩束镜位置，并在距扩束镜安装位置500mm之外的光路上放置一张同心圆靶纸，然后打开激光器，使激光光斑与靶纸中心重合；
S102：安装上扩束镜，然后调节扩束镜，使激光光斑与扩束镜入光口中心重合，且经过扩束镜后的光斑继续与靶纸中心保持重合；
S103：调整1/4拨片位置，使激光光斑从1/4拨片中心通过；
S104：安装反射镜，通过反射镜将激光光束反射至同轴光路中。
下面对调试方法进行详细说明。
首先不安装扩束镜及反射镜，在距扩束镜安装位置500mm之外光路上放置一张同心圆靶纸，打开激光，功率设置为1w以下，通过红外夜视仪观察光斑位置，调整靶纸位置，使激光光斑中心与靶纸中心重合。
然后装上扩束镜，通过扩束镜安装底座的调节机构，对扩束镜水平、垂直位置及俯仰角度进行反复调节，并且调整扩束镜的倍数到合适的光斑大小，采用激光倍频片对扩束镜入口处激光进行观察，使得激光光斑中心与扩束镜入口中心重合，且经扩束后，采用红外夜视仪观察激光光斑，光斑中心与同心圆靶纸中心仍保持重合状态。
最后调整1/4拨片位置，使光斑中心从1/4拨片中心通过，1/4拨片主要是将线偏振光转变为圆偏振光。安装反射镜，通过反射镜上的法兰螺母调节使得光斑从反射镜中心通过。
本发明提供的激光加工方法，首先利用准连续激光进行部分冲孔，设置合适的准连续激光能量和持续时间，在陶瓷材料上冲孔；然后转换飞秒激光光路，利用旋切扫描模块使聚焦后的超短脉冲激光进行螺旋扫描，在陶瓷材料的冲孔位置处进行旋切扫描修孔；最后下降焦点继续重复冲孔-修孔操作，完成制孔过程，本发明提供的激光加工系统及方法，采用分段冲孔-修孔工艺，可以大大减小由于大能量一次性冲孔造成的热影响区，提升了孔表面完整性，满足了航空航天领域要求无热影响区高深径比孔的技术指标，此外，通过对超快激光器和准连续激光器分别进行光路传输调试，确保光路能够准确的与加工头的入光口中心重合，提高加工精度。
请参阅图4，左图为在陶瓷材料上采用准连续激光冲孔时孔表面形貌，右图为本发明上述实施例提供的冲孔基础上采用超快激光旋切修孔表面形貌。
本实施例提供的激光加工方法，在单脉冲冲孔时测试不同功率、重复频率对应的裂纹宽度t，确定裂纹宽度t小于T时的激光参数，其中，T为裂纹宽度的不可接受值，并按照此激光参数进行冲孔，此时进给轴坐标为z1，冲孔深度为h，总深度为H，当h大于H时，则停止冲孔。此时孔型表现为孔圆度差、边缘不规则、孔周边毛刺多、热影响区较大；然后转换飞秒激光光路进行修孔，利用旋切扫描模块在同一孔位用超短脉冲激光进行修孔操作，设置起始～结束孔径，可将雏形孔精确扩大至目标值，修孔后孔圆度较高、热影响区减小、无毛刺，且满足裂纹宽度t小于T/4，此时修孔深度与冲孔深度均为h；分别下降Z轴至z1+h，z1+2h，z1+3h直到z1+nh，其中n为制孔次数，在每次下降Z轴时都重复此冲孔-修孔操作，直到z1+nh≥H时结束，本发明的技术方案利用单脉冲提供的大功率冲孔粗加工建立排渣通道，然后通过飞秒激光精修制孔，既保证孔的形貌和质量又提高了效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
当然本发明的高深径比微孔的激光加工系统还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (9)

1.一种高深径比微孔的激光加工系统，其特征在于，包括：超快激光器、变倍扩束器、1/4波片、第一反射镜、光束旋切扫描模块、第一半透半反镜、第二半透半反镜、聚焦镜、气嘴、第二反射镜、光路切换模块、第三反射镜及准连续激光器，其中：
所述准连续激光器出射的准连续激光经所述第三反射镜反射后进入可快速移动的第二反射镜，再经所述光路切换模块进入所述第二半透半反镜，经所述第二半透半反镜反射后形成的光束垂直入射进入所述第一半透半反镜，并经所述聚焦镜及所述气嘴后聚焦在陶瓷材料上进行冲孔；
所述超快激光器出射的超短脉冲经所述变倍扩束器扩束后进入所述1/4波片，所述1/4波片将入射的线偏振光调整成圆偏振光，再依次经所述第一反射镜、所述旋切扫描模块、所述第一半透半反镜后进入所述聚焦镜，并经所述聚焦镜及所述气嘴后聚焦在陶瓷材料的冲孔位置处进行旋切扫描修孔。
2.如权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，还包括与所述第一半透半反镜连接的功率监测模块，所述第一半透半反镜还将接受到的激光的一部分反射至所述功率监测模块，所述功率监测模块可对冲孔和修孔过程中激光能量进行监测。
3.如权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，还包括与所述第一半透半反镜连接的CCD相机，在冲孔和修孔过程中，与所述陶瓷材料作用的反射光反射至所述第一半透半反镜，所述CCD相机获取所述反射光以实现对打孔过程的穿透情况的显示。
4.如权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，所述变倍扩束器为1-4倍变倍扩束器。
5.如权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，所述气嘴为锥形气嘴。
6.一种高深径比微孔的激光加工方法，其特征在于，包括下述步骤：
利用准连续激光对陶瓷材料进行冲孔，包括：所述准连续激光器出射的准连续激光经所述第三反射镜反射后进入可快速移动的第二反射镜，再经所述光路切换模块进入所述第二半透半反镜，经所述第二半透半反镜反射后形成的光束垂直入射进入所述第一半透半反镜，并经所述聚焦镜及所述气嘴后聚焦在陶瓷材料上进行材料去除，孔径大小介于Φ0.5mm～Φ0.6mm之间；
转换飞秒激光光路对陶瓷材料进行修孔，包括：所述超快激光器出射的超短脉冲经所述变倍扩束器扩束后进入所述1/4波片，所述1/4波片将入射的线偏振光调整成圆偏振光，再依次经所述第一反射镜、所述旋切扫描模块、所述第一半透半反镜后进入所述聚焦镜，并经所述聚焦镜及所述气嘴后聚焦在材料的原冲孔位置处进行旋切扫描修孔；
重复上述步骤完成制孔过程。
7.如权利要求6所述的加工方法，其特征在于，在利用准连续激光进行冲孔的步骤中，还包括，在冲孔过程中采用压缩空气对所述陶瓷材料表面进行同轴吹气以辅助排渣。
8.如权利要求6所述的加工方法，其特征在于，所述利用准连续激光对陶瓷材料进行冲孔之前还包括，对准连续激光器和超快激光器分别进行光路传输调试。
9.如权利要求8所述的加工方法，其特征在于，所述光路传输调试包括以下步骤：
S101：确定扩束镜位置，并在距扩束镜安装位置500mm之外的光路上放置一张同心圆靶纸，然后打开激光器，使激光光斑与靶纸中心重合；
S102：安装上扩束镜，然后调节扩束镜，使激光光斑与扩束镜入光口中心重合，且经过扩束镜后的光斑继续与靶纸中心保持重合；
S103：调整1/4拨片位置，使激光光斑从1/4拨片中心通过；
S104：安装反射镜，通过反射镜将激光光束反射至同轴光路中。
CN202011282858.3A 2020-11-17 2020-11-17 一种高深径比微孔的激光加工系统及加工方法 Active CN112453730B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011282858.3A CN112453730B (zh) 2020-11-17 2020-11-17 一种高深径比微孔的激光加工系统及加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011282858.3A CN112453730B (zh) 2020-11-17 2020-11-17 一种高深径比微孔的激光加工系统及加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112453730A true CN112453730A (zh) 2021-03-09
CN112453730B CN112453730B (zh) 2023-05-23

Family

ID=74836936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011282858.3A Active CN112453730B (zh) 2020-11-17 2020-11-17 一种高深径比微孔的激光加工系统及加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112453730B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113828932A (zh) * 2021-10-20 2021-12-24 广东中科微精光子制造科技有限公司 基于激光制孔的表面高完整性微孔加工方法及系统
CN114682934A (zh) * 2022-06-01 2022-07-01 杭州凌像科技有限公司 多脉宽复合的印制电路板激光加工装置
CN115070200A (zh) * 2022-04-26 2022-09-20 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种用于异质材料的激光打孔光路系统及打孔方法
CN116372360A (zh) * 2023-02-21 2023-07-04 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种微孔旋切扫描加工光学系统
CN117226254A (zh) * 2023-11-02 2023-12-15 武汉华日精密激光股份有限公司 基于超快激光-长脉冲激光复合的激光打孔装置及方法
WO2024087248A1 (zh) * 2022-10-27 2024-05-02 青岛理工大学 一种原位修孔超快激光微孔加工方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002176240A (ja) * 2000-12-07 2002-06-21 Shibuya Kogyo Co Ltd ビアホール加工方法及びその装置
US6809291B1 (en) * 2002-08-30 2004-10-26 Southeastern Universities Research Assn., Inc. Process for laser machining and surface treatment
CN101569962A (zh) * 2009-04-30 2009-11-04 苏州德龙激光有限公司 双光路绿光微孔加工装置
CN107322171A (zh) * 2016-12-08 2017-11-07 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种利用超短脉冲激光的复合加工系统
CN107579427A (zh) * 2017-09-30 2018-01-12 西安卓镭激光技术有限公司 一种产生不同激光脉宽的方法及激光器
CN108326451A (zh) * 2018-02-08 2018-07-27 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种飞秒激光薄膜微群孔高效制造方法
CN110640338A (zh) * 2019-08-21 2020-01-03 江苏大学 一种基于贝塞尔光束的复合脉冲激光深孔加工装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3110592B1 (en) * 2014-02-28 2020-01-15 IPG Photonics Corporation Multple-laser distinct wavelengths and pulse durations processing
CN105458529A (zh) * 2016-01-21 2016-04-06 北京理工大学 一种高效制备高深径比微孔阵列的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002176240A (ja) * 2000-12-07 2002-06-21 Shibuya Kogyo Co Ltd ビアホール加工方法及びその装置
US6809291B1 (en) * 2002-08-30 2004-10-26 Southeastern Universities Research Assn., Inc. Process for laser machining and surface treatment
CN101569962A (zh) * 2009-04-30 2009-11-04 苏州德龙激光有限公司 双光路绿光微孔加工装置
CN107322171A (zh) * 2016-12-08 2017-11-07 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种利用超短脉冲激光的复合加工系统
CN107579427A (zh) * 2017-09-30 2018-01-12 西安卓镭激光技术有限公司 一种产生不同激光脉宽的方法及激光器
CN108326451A (zh) * 2018-02-08 2018-07-27 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种飞秒激光薄膜微群孔高效制造方法
CN110640338A (zh) * 2019-08-21 2020-01-03 江苏大学 一种基于贝塞尔光束的复合脉冲激光深孔加工装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113828932A (zh) * 2021-10-20 2021-12-24 广东中科微精光子制造科技有限公司 基于激光制孔的表面高完整性微孔加工方法及系统
CN115070200A (zh) * 2022-04-26 2022-09-20 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种用于异质材料的激光打孔光路系统及打孔方法
CN114682934A (zh) * 2022-06-01 2022-07-01 杭州凌像科技有限公司 多脉宽复合的印制电路板激光加工装置
WO2024087248A1 (zh) * 2022-10-27 2024-05-02 青岛理工大学 一种原位修孔超快激光微孔加工方法
CN116372360A (zh) * 2023-02-21 2023-07-04 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种微孔旋切扫描加工光学系统
CN116372360B (zh) * 2023-02-21 2024-01-12 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种微孔旋切扫描加工光学系统
CN117226254A (zh) * 2023-11-02 2023-12-15 武汉华日精密激光股份有限公司 基于超快激光-长脉冲激光复合的激光打孔装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112453730B (zh) 2023-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112453730A (zh) 一种高深径比微孔的激光加工系统及加工方法
EP3083126B1 (en) Transparent material cutting with ultrafast laser and beam optics
CN109175728B (zh) 一种用于激光切割低温共烧陶瓷的装置及方法
CN105458530B (zh) 一种飞秒激光加工航空发动机叶片气膜孔的装置及方法
JP4751319B2 (ja) ２焦点への光ビームの集束
US20020190435A1 (en) Laser segmented cutting
US20090224432A1 (en) Method of forming split originating point on object to be split, method of splitting object to be split, and method of processing object to be processed by pulse laser beam
CN105127604A (zh) 激光加工系统及方法
WO2002100587A1 (en) Laser segmented cutting
CN101856772A (zh) 一种光束旋转振镜扫描聚焦加工系统
CN106425122A (zh) 一种激光旋切加工的装置及方法
CN111001941B (zh) 激光打孔方法
CN111055028A (zh) 基于等离子体的扩展可控裂纹的激光切割装置及方法
GB2337720A (en) Apparatus and method for drilling microvia holes in electrical circuit interconnection packages
WO2022222411A1 (zh) Pcb短波长脉冲激光钻孔方法及相关钻孔装置
CN109759728B (zh) 一种利用增加保护层改善微孔形貌的方法
CN109108485B (zh) 一种利用皮秒激光器修复复杂结构氧化铝陶瓷型芯的方法
CN111822879A (zh) 一种铁氧体材料的超快激光加工装置及加工方法
CN201154415Y (zh) 扫描电子显微镜用光阑的紫外激光加工系统
JP2014054668A (ja) レーザ加工方法及び装置
CN111014960A (zh) 铁氧体直孔的加工系统及加工方法、铁氧体和电路基板
JP2005021964A (ja) レーザーアブレーション加工方法およびその装置
CN114535788B (zh) 一种静态聚焦的玻璃纳秒激光切孔系统及切孔方法
CN112139679B (zh) 一种ltcc生陶瓷超快激光钻孔系统及方法
CN104227243A (zh) 一种硬质材料激光深加工设备及加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 710000 No. 3300, wei26th Road, high tech Zone, Xi'an, Shaanxi

Applicant after: Xi'an Zhongke Weijing Photon Technology Co.,Ltd.

Address before: Room 301, No.32 Chuanghui Road, Zhangba Street office, high tech Zone, Xi'an, Shaanxi 710119

Applicant before: XI'AN MICROMACH TECHNOLOGY Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant