[发明专利]纯金属或合金产品微孔加工方法

说明书

本发明提供了一种纯金属或合金产品微孔加工方法，涉及微孔加工领域。该纯金属或合金产品加工方法实现了减少了初次等离子体的排放时间以及初次等离子体排放过程中的残留物，提高了微孔的孔壁的光滑程度，加深了对微孔的打孔极限深度；分两次进行小能量脉冲激光实现能量注入，比相同总能量的单次大能量脉冲激光更有利于微孔口径尺寸的减小，同时降低了产生裂纹的可能性，并且聚焦后的第二激光束的环形光斑的中心环线的直径与聚焦后的第一激光束形成的高斯光斑的中心环线的直径之比大于1，可提高激光能量的注入效率。

技术领域

本发明涉及微孔加工领域，具体而言，涉及一种纯金属或合金产品微孔加工方法。

背景技术

在金属及合金材料的微孔加工领域，激光微深孔加工技术被广泛应涡轮叶片、油泵、油嘴、滤网、喷丝板、水刀、模具、医疗用具、钟表零件、印制电路板等微孔加工领域。飞秒激光自从20世纪80年代诞生以来，各种超短激光脉冲特别是飞秒脉冲激光被广泛应物理、化学、机械及生物等学科。激光波长覆盖几乎红外到极紫外波段，脉冲宽度也减小到几个光周期。由于飞秒激光的加工机理不同于以往的长脉冲激光加工，能够在极短的时间内(通常～100fs)将其全部能量注入到很小的作用区域(通常10～100um2量级)，瞬间的高能量密度沉积将使电子的吸收和运动方式发生变化，可以避免激光线性吸收、能量转移和扩散过程等的影响，从而在根本上改变了激光与物质相互作用的机制；再加上材料的阈值特性，使得加工区域远小于激光作用区域，加工尺寸可以突破衍射极限等，使其加工方式成为具有超高精度、超高空间分辨率和加工材料范围的无选择性。

现有技术中的飞秒激光微孔加工，由于受到临界等离子体屏蔽的影响，其小孔极限深度通常都在300um以内，极限深度不够深，烧蚀孔径均在100um以上，烧蚀孔径较大，重铸层厚度厚、厚裂纹较多并且超短激光脉冲能量利用率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纯金属或合金产品微孔加工方法，其旨在改善上述的问题。

本发明实施例提供了一种纯金属或合金产品微孔加工方法，所述纯金属或合金产品微孔加工方法的步骤包括：

利用一超短激光脉冲发生器产生超短激光脉冲，并将超短激光脉冲输出至一激光状态调整装置；

利用所述激光状态调整装置调节所述超短激光脉冲发生器输入的超短激光脉冲包含的光斑直径的大小至所需求的第一光斑直径值，并将调节后的超短激光脉冲分束为第一激光束与第二激光束，并将第一激光束、第二激光束分别输出至一高斯激光脉冲生成装置、一环形激光脉冲生成装置，其中，第一激光束、第二激光束单位时间的光脉冲的个数为预设定的阈值；

利用所述高斯激光脉冲生成装置调节第一激光束的功率，并准直第一激光束以及调节第一激光束的光斑大小以达到所需求的第二光斑直径值，然后将调节后的第一激光束进行延迟从而生成高斯激光脉冲，并输出至所述激光脉冲合成装置；且所述高斯激光脉冲生成装置所构成的光臂与所述环形激光脉冲生成装置所述构成的光臂的光程差在预设定的阈值范围内；

利用所述环形激光脉冲生成装置调节第二激光束的功率，并准直第二激光束以及调节第二激光束的光斑大小以达到所需求的第三光斑直径值，然后将调节后的第二激光束调整为环形激光脉冲，再对环形激光脉冲进行预聚焦，并输出至一激光脉冲合成装置；

利用所述激光脉冲合成装置将高斯激光脉冲、环形激光脉冲进行合束生成混合超短激光脉冲，并将混合超短激光脉冲进行聚焦，并将聚焦后的混合超短激光脉冲打到一待检测的纯金属或合金产品。

进一步地，所述激光状态调整装置包括可变孔径光阑、光学快门、第一控制终端以及分光棱镜，所述第一控制终端与所述光学快门电连接，利用所述激光状态调整装置调节所述超短激光脉冲发生器输入的光斑直径的大小至所需求的第一光斑直径值，并将调节后的超短激光脉冲分束为第一激光束与第二激光束，并将第一激光束、第二激光束分别输出至一高斯激光脉冲生成装置、一环形激光脉冲生成装置的步骤包括：