[实用新型]一种激光冲孔装置

说明书

一种激光冲孔装置，包括光源模块、光路传输模块、激光调制模块、聚焦模块和控制模块。光源模块用于发射第一激光。光路传输模块、激光调制模块和聚焦模块沿光路依次设置。激光调制模块包括可移动进出光路的分束器和整形器，分束器用于将第一激光分成至少两束第二激光，整形器用于对第一激光进行整形。光源模块、分束器和整形器均和控制模块连接，控制模块用于控制光源模块发射激光的参数，控制模块用于控制分束器和整形器进出光路。聚焦模块用于将第一激光和第二激光聚焦至基材表面。上述激光冲孔装置解决冲孔时基材的涂层材料易开裂、翘曲甚至剥落的问题，以及孔径大小难以控制，内壁质量差的问题。

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光冲孔装置。

背景技术

航空发动机的燃烧室是高压气与燃料混合并进行燃烧的装置，而火焰筒作为燃烧室的主要构件，则长期处于这种高温环境中，工作条件十分恶劣，为使其能适用于这种工况条件，通常在其筒壁采用激光加工出大量冷却孔进行通气冷却，以达到零件延缓失效的目的。而近年来为进一步延长其使用寿命，通过在筒壁表面涂覆厚度为0.3-0.8mm的氧化锆等陶瓷涂层，这样利用陶瓷材料相比高温合金熔点更高的性质，从而使得火焰筒可在高达1200℃的环境中持续工作。此外，冷却孔的形状也由最初的圆柱孔孔型演化为例如“Y”形的异形孔孔型，从而可改善气流流场分布，实现增强冷却效果的目的。

针对该类冷却孔加工特点，可采取长脉冲激光器冲出圆柱孔、超短脉冲激光精修出异形结构部分的方式进行加工，以求获得高效、高质量的加工效果。但在材料涂覆上陶瓷层之后，为长脉冲激光器冲孔带来了新的挑战。采用传统的激光打孔方法，容易造成陶瓷层的破坏。

实用新型内容

鉴于此，有必要提供一种不容易造成对陶瓷层的破坏的激光冲孔装置。

一种激光冲孔装置，包括光源模块、光路传输模块、激光调制模块、聚焦模块和控制模块；

所述光源模块用于发射第一激光；

所述光路传输模块、所述激光调制模块和所述聚焦模块沿光路依次设置；

所述激光调制模块包括分束器和整形器，所述分束器可移动进出所述光路，所述整形器可移动进出所述光路，所述分束器用于将所述第一激光分成至少两束第二激光，所述整形器用于对所述第一激光进行整形，使所述第一激光焦点处光斑的边缘能量高于中心能量；

所述光源模块、所述分束器和所述整形器均和所述控制模块连接，所述控制模块用于控制所述光源模块发射激光的参数，所述控制模块用于控制所述分束器进出所述光路，所述控制模块用于控制所述整形器进出所述光路；

所述聚焦模块用于将所述第一激光和第二激光聚焦至基材表面。

在一个实施例中，所述分束器用于将所述激光分成10-40束激光。

在一个实施例中，还包括孔型监测模块，所述孔型监测模块用于监测基材上冲孔的孔型。

在一个实施例中，所述孔型监测模块包括X光管和探测器，所述X光管和所述探测器分别分布在所述基材的两侧，在冲孔加工过程中，所述X光管发射出X射线，X射线穿过所述基材上的所述冲孔，所述探测器接收所述X射线，并显示出所述基材上的冲孔的孔型。

在一个实施例中，还包括流体喷射模块，所述流体喷神模块包括流体喷射管，所述流体喷射管面对所述基材的冲孔位置设置，所述流体喷射模块用于喷射液氮进行所述基材表面的冷却。

在一个实施例中，所述流体喷射模块还用于喷射气体，所述气体用于将所述基材冲孔过程中形成的碎屑清除。