[发明专利]铝合金激光打孔方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，尤其涉及一种铝合金激光打孔方法及装置。

背景技术

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金加工通孔构件的需求日益增多，使铝合金的通孔加工研究也随之深入。

传统的铝合金加工通孔的方法有模冲、钻床钻孔以及电火花，然而，这些加工方法均无法克服铝合金材料形变及加工效率的问题，例如，模冲加工对冲头的要求高且能满足加工效率要求，但是形变严重；钻床钻孔的效率低、形变相对较小，但钻头耗损成本高；电火花打孔可以满足形变要求，但效率低下，加工过程中容易产生变质层，需进一步去除，而且工作液即油雾容易附着在铝合金的内外表面，难以一次性清洗干净，增加了后续处理难度。

激光打孔属于非接触加工方法，速度快、效率高、无工具耗损且无变形，能获得较高的经济效益，尤其在加工高硬度、高熔点材料时，具有传统加工方法无法比拟的优势。但是，一般的激光打孔方法所形成的通孔都有一定的锥度，无法满足通孔的形状要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝合金激光打孔方法，旨在解决如何消除现有技术中铝合金激光打孔所形成的通孔锥度的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种铝合金激光打孔方法包括以下步骤：

激光打孔：采用激光束在铝合金工件表面上加工通孔，所述通孔内壁具有锥度；

配置溶液：配置具有腐蚀性的化学溶液；以及

腐蚀通孔：将所述化学溶液注入所述通孔内以对所述通孔的锥度进行冲击腐蚀。

进一步地，所述激光打孔的步骤中还包括以下步骤：

激光器生成所述激光束；

提供用于传输所述激光束的光学系统；以及

所述光学系统将所述激光束聚集至所述铝合金工件表面。

进一步地，所述激光束为单脉冲激光束或者多脉冲激光束。

进一步地，所述激光打孔的步骤中还包括采用辅助性气体加速所述铝合金排出。

进一步地，所述化学溶液的压力范围为1～10MPa。

进一步地，所述化学溶液为可溶解所述铝合金的碱性溶液或者酸性溶液。

进一步地，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液，所述酸性溶液为硝酸、磷酸、醋酸、盐酸、硫酸中的一种或者多种的混合溶液。

进一步地，所述化学溶液的温度高于室温。

本发明另一实施例是这样实现的，一种铝合金激光打孔装置包括产生激光束的激光器、提供所述激光器能量并控制所述激光束输出方式的电气控制部、将所述激光器产生的所述激光束聚焦至铝合金工件的加工部位的光学系统以及用于放置所述铝合金工件的工作平台，所述激光束在所述铝合金工件上加工具有锥度的通孔，所述铝合金激光打孔装置还包括输入化学溶液以注入所述通孔内的喷嘴，所述化学溶液冲击腐蚀具有锥度的所述通孔。

进一步地，所述光学系统包括用于对所述激光器产生的激光束进行扩束处理的扩束准直镜、对扩束处理后的所述激光束进行反射作用的反射镜以及将所述反射镜发射的所述激光束聚集并入射至所述工作平台上的所述铝合金工件表面的聚焦镜。

本发明提供的铝合金激光打孔方法利用激光束在铝合金表面加工具有锥度的通孔，以提高生产效率并减小铝合金因加工而产生的形变；并通过将化学溶液注入所述通孔内以腐蚀所述通孔的锥度内壁，即采用化学溶液与通孔内多余铝合金发生化学反应以达到消除通孔锥度的目的，从而获得内部直径基本一致的通孔。

附图说明

图1是本发明实施例提供的铝合金激光打孔方法的步骤流程图。

图2是本发明实施例提供的激光打孔步骤的流程图。

图3是本发明实施例提供的铝合金激光打孔装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1，本发明具体实施方式中提供的铝合金激光打孔方法包括以下步骤：

激光打孔：采用激光束在铝合金工件表面上加工通孔，所述通孔内壁具有锥度；

配置溶液：配置具有腐蚀性的化学溶液；以及

腐蚀通孔：沿所述通孔孔径较大的一端将所述化学溶液注入所述通孔内以对所述通孔进行冲击腐蚀。