[发明专利]一种基于激光冲击波技术的孔的成形方法和装置

摘要

一种基于激光冲击波技术的孔的成形方法，在工件上需要成形孔的位置上依次涂有能量吸收涂层、覆盖透明约束层，两者的面积比加工孔稍大，根据待加工孔的形状和尺寸大小，制造凹模，将工件置于凹模上，并使能量吸收涂层、透明约束层、工件上待加工的孔和凹模的四者中心重合，再将凹模置于多轴联动工作台上；根据所需要成形的孔的大小和形状，确定光斑尺寸和激光脉冲的能量，激光器发出激光束通过导光管、全反镜、光斑调节装置、会聚装置，透过透明约束层作用在能量吸收涂层上，诱导激光冲击波产生，激光冲击波对工件施加压力，完成对工件冲孔。本发明具有加工孔径范围大，不仅可以打微小孔，还可以打大孔，加工成本低等一系列优点。

主权项

1、一种基于激光冲击波技术的孔的成形方法，其特征在于：在工件上需要成形孔的位置上依次涂有能量吸收涂层、覆盖透明约束层，两者的面积比加工孔稍大，再根据待加工孔的形状和尺寸大小，制造相应的、刃口锋利的凹模(9)，将上表面贴有能量吸收涂层、透明约束层的工件(8)置于凹模上(9)，并使柔性贴膜(7)、工件(8)上待加工的孔和凹模(9)的三者中心重合，再将凹模(9)置于多轴联动工作台(10)上；根据所需要成形的孔的大小和形状，确定光斑尺寸，根据以下的公式，确定激光脉冲的能量：$\left[\begin{array}{c}P={10}^{-9}{\left(\frac{\alpha }{2\alpha +3}\right)}^{\frac{1}{2}}·Z^{\frac{1}{2}}·{\left(\frac{4\mathrm{\beta E}}{\mathrm{\pi \tau }{d}^2}\right)}^{\frac{1}{2}}\\ \frac{2}{Z}=\frac{1}{Z_1}+\frac{1}{Z_2}\end{array}\right]$ 和$\frac{P}{\mathrm{\pi dh}}\ge {\tau }^{\mathrm{dyn}}$ 其中，P(t)是冲击波的压力；d为园孔的直径；α为与激光脉冲和波长有关的常数；Z冲击波的阻抗；Z1为工件阻抗；Z2为约束介质的阻抗；E为激光脉冲的能量；β为吸收系数；τ为激光脉冲的波长；h为工件的厚度；τdyn为工件的动态断裂强度；激光发生器(1)发出激光束(2)通过导光管(3)、全反镜(4)、光斑调节装置(5)、聚焦装置(6)，透过透明约束层作用在能量吸收涂层上，诱导激光冲击波产生，激光冲击波对工件(8)施加压力，完成对工件(8)冲孔。