[发明专利]工程陶瓷材料的激光加热辅助引弧微爆炸加工方法及装置

权利要求书

1.一种工程陶瓷材料的激光加热辅助引弧微爆炸加工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1）将激光器发出的激光束经激光头聚焦后倾斜照射于待加工的工程陶瓷工件表面；将引弧微爆炸发生器的喷嘴垂直向下对准该工程陶瓷工件表面；

2）待加工的工程陶瓷工件随工作台持续做进给运动，调整激光的工作参数使激光光斑瞬间将工程陶瓷工件表面照射区域的微区温度升高至陶瓷材料的软化温度，对该微区先进行激光预热，造成该区陶瓷材料的硬度下降，塑性提高；

3）工作台继续进给，使工程陶瓷工件软化区域移进至引弧微爆炸发生器喷嘴下方，再进行引弧微爆炸加工，使微爆炸发生器喷射出的微爆炸等离子体射流随之作用于该软化区域，使软化的工程陶瓷工件材料在引弧微爆炸的热与爆炸冲击力的联合作用下被去除并抛离工件基体；

4）重复步骤2）-3）的过程，直至待加工的工程陶瓷工件加工结束。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述激光器的工作参数为：激光功率范围为30-300W，激光光斑直径大小为0.5-1.5mm，光斑与引弧微爆炸作用点的距离为1-3mm；微爆炸发生器主要加工参数包括工作电流50-100A，工作气压为0.1-0.18MPa，工作脉冲宽度为60-120ms，脉冲间隙为0.75-2.75s；工作台进给速度为50-300mm/min，微爆炸发生器与工件距离为1-5mm。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的激光束被连续地或脉冲地发射，激光束聚焦后的光斑呈圆形地或椭圆形。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的激光头可以在水平、竖直方向调整，并可在0-90度范围内旋转，以获得最合适的光斑参数。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的工程陶瓷工件的材料包括氮化硅、氧化铝、氧化锆、碳化硅或莫来石。

6.一种采用如权利要求1所述方法的装置，其特征在于：该装置主要由专用脉冲电源、脉冲控制器、数控三维工作台、微爆炸发生器、供气装置、中小功率激光器、光纤、激光头组成；其中，专用脉冲电源的阴极接微爆炸发生器内部的铪电极，专用脉冲电源的阳极接微爆炸发生器的喷嘴，供气装置输出的高压气体通入微爆炸发生器的内腔作为工作气体及冷却气体；激光头内装聚焦透镜，通过光纤与激光器连接。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述的供气装置为空气压缩机或气瓶，所输出的高压气体为压缩空气或氮气、氩气等惰性气体中的一种或一种以上的组合。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述的中小功率激光器包括CO²激光器、YAG激光器或半导体激光器。