[发明专利]一种基于激光冲击波的高效微凹坑制造方法及装置

权利要求书

1.基于激光冲击波的高效微凹坑制造装置，其特征在于，包括激光器（1）、聚焦透镜（2）、夹具系统（3）、橡胶垫片（4）、金属网（5）、垫块（6）、约束层（7）、吸收层（8）、工件（9）、工作台（10）和控制系统（11）；激光器（1）正对于聚焦透镜（2）；在工件（9）表面依次往上放置吸收层（8）、垫块（6），金属网（5）和橡胶垫片（4），并整体安装在夹具系统（3）里；将夹具系统（3）在固定在工作台（10）上；工作台（10）和控制系统（11）相连；约束层（7）覆盖在吸收层（8）上。

2.实施权利要求1所述的基于激光冲击波的高效微凹坑制造装置的方法，其特征在于，具体步骤如下：

A、工件（9）进行表面打磨抛光，然后用丙酮清洗，并放置在夹具系统（3）上；

B、将吸收层（8）覆盖在工件（9）表面；

C、将垫块（6）放置在吸收层（8）表面，分布于两侧；

D、将金属网（5）展平，并将金属网（5）边缘覆盖在垫块（6）上；

E、将橡胶垫片（4）压在金属网（5）边缘，橡胶垫片（4）正对于垫块（6）；

F、夹具系统（3）夹紧橡胶垫片（4），使所有零件固定在夹具系统（3）上，并且保证夹紧的时候金属网（5）保持平整；

G、将夹具系统（3）固定在工作台（10）上；

H、将厚度为1mm-2mm左右水约束层（7）流入并覆盖在吸收层（8）表面；

I、激光器（1）发出的脉冲激光经过聚焦透镜（2）聚焦后，在焦点附近形成的激光束（1a）穿过金属网（5）微米尺度的微孔群，由于金属丝的遮挡作用，形成多束微米尺度的激光束（1b），多束微细激光束（1b）继续透过约束层（7），辐照在吸收层（8）表面，吸收层（8）吸收激光能量产生等离子爆炸形成冲击波，约束层（7）用来延长等离子爆炸的维持时间以提高冲击波峰值压力和延长冲击波的持续时间，工件（9）表面在微米尺度的激光束（1b）形成的冲击波作用下，产生塑性变形，形成微凹坑。

3.根据权利要求2所述的实施权利要求1所述的基于激光冲击波的高效微凹坑制造装置的方法，其特征在于，所述的金属网是编织网或蚀刻网，其材质对激光的吸收率较小，孔径按需要选取，并且可以经受激光辐照，当孔径变化超过其孔径1/10后，必须及时更换。

4.根据权利要求2所述的实施权利要求1所述的基于激光冲击波的高效微凹坑制造装置的方法，其特征在于，所述的垫块（6）放置于金属网下方，其厚度为1~2.5mm。

5.根据权利要求2所述的实施权利要求1所述的基于激光冲击波的高效微凹坑制造装置的方法，其特征在于，所述的激光器为高能脉冲激光器，脉宽为5ns-30ns；焦点位置光斑直径大于3mm，并且此时光斑内激光功率密度不小于1GW/CM²。

6.根据权利要求2所述的实施权利要求1所述的基于激光冲击波的高效微凹坑制造装置的方法，其特征在于，所述的聚焦透镜为长焦距透镜，其焦距大于1m。

7.根据权利要求2所述的实施权利要求1所述的基于激光冲击波的高效微凹坑制造装置的方法，其特征在于，所述的吸收层，其材质是铝箔或者聚酯胶带，厚度大于150μm，，能经受3次以上的激光辐照，其厚度必须小于250μm。

8.根据权利要求2所述的实施权利要求1所述的基于激光冲击波的高效微凹坑制造装置的方法，其特征在于，所述的工作台通过控制系统实现X,Y方向的两轴联动。