[发明专利]一种激光精微打孔工艺参数优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光精微打孔工艺参数的优化方法，属于激光去除技术领域。

背景技术

随着航空航天、电子、医疗器械等工业的发展，许多高精尖产品的关键零部件都需要设计许多微孔，以完成特定功能，从而提高产品的性能。比如在现代航空发动机涡轮叶片、导流叶片、燃烧室需要上万个微孔以实现冷却的作用。激光打孔技术以其可以打出大深径比孔、速度快、加工材料不受限制等优势，逐渐取代传统加工方法在一些加工领域得到广泛应用。

对于激光精微打孔技术，涉及到材料性质(材料属性、热物性)、材料几何参数(厚度、长、宽等)、激光参数(激光功率、脉宽脉冲个数、保护气压力、离焦量等)等多参数问题。在实际加工产品时，需要得到特定大小和形状的激光孔，由于上述影响因素繁多，造成实际加工时需要大量摸索性试验，极易造成材料的破坏和加工成本的浪费。因此，要实现激光精微打孔的成本的有效控制，必须探索激光打孔的预测与优化。

目前，对激光打孔的研究多针对物理机理的分析，而且都以激光未打透时的情况为研究对象，激光打孔实际加工时候仍需大量摸索，对于激光精微打孔工艺参数预测与优化，目前尚未见相关的研究报道或者是公布的专利技术。

发明内容

本发明提供一种激光精微打孔工艺参数的优化方法，该方法主要包括以下步骤：1)、确定目标孔型；2)、根据目标孔型，进行工艺参数预测，并进行数值仿真；3)、然后根据数值仿真中的工艺参数进行实际打孔实验；4)、对工艺参数进行优化，最终得到目标工艺参数。

进一步，所述步骤2)具体为：根据步骤1)所设定的目标孔型，进行数值仿真和工艺参数预测；建立激光打孔过程的二维(X-Y)物理模型；根据非线性热传导方程即式(1)，计算出激光打孔的温度场演化过程，并输出可能满足要求的孔型和工艺参数：

激光打孔过程的二维非线性瞬态传热热平衡方程：

ρc∂T∂t=∂∂x(k∂T∂x)+∂∂y(k∂T∂y)---(1)]]>

式中：T为温度，ρ是密度，c是比热容，k是热传导系数。进一步，所述非线性热传导方程即式(1)中：由于激光打孔是非稳态的热传递过程，

其边界条件和初始条件为：

初始条件取激光打孔初始时刻的温度分布，即为环境温度：

T(x，y，0)＝T₀                    (2)

在激光作用表面，