[实用新型]一种超声振动辅助激光打孔装置

说明书

本实用新型提供了一种超声振动辅助激光打孔装置，该装置包括电源、超声波发生器、超声振动辅助装置装夹单元、超声振动生成单元、工件装夹单元和激光发生单元，电源通过第一电线与超声波发生器相连接，所述超声波发生器通过第二电线与超声振动生成单元连接，工件安装于工件装夹单元上，在进行激光打孔的同时，超声振动生成单元产生的超声振动以垂直于工件加工表面的方向作用于工件。本实用新型有助于激光打孔时孔内的熔化材料排出，通过超声振动的辅助作用，可以加速熔渣的去除，提高熔渣的去除率，从而减少或避免熔化物在孔壁再次凝固形成重铸层，同时超声振动也可以明显改善孔壁的表面质量，从而实现改善激光打孔的质量并提高打孔效率的目的。

技术领域

本实用新型涉及先进激光制造与加工，属于激光制造与加工领域，具体涉及一种超声振动辅助激光打孔装置。

背景技术

随着近代工业和科学技术的迅速发展，使用硬度大、熔点高的材料越来越多，而传统的加工方法已不能满足某些工艺要求。激光打孔是最早达到实用化的激光加工技术，也是激光加工的主要应用领域之一。激光打孔是指利用脉冲激光束照射工件表面，因聚焦后的激光束能量密度极高，在焦点位置的温度会瞬间达到数千摄氏度，工件材料在这种高温的作用下会被迅速的熔化、汽化，在高压蒸气作用下喷出而形成小孔。这种小孔加工方法已有较长的历史了，其优点不言而喻，如：加工速度快、经济效益高、加工材料范围广、无污染等，尤其在航天航空工业的激光群孔加工中具有明显的优势。

现在的激光打孔是以激光为热源对工件进行加工，光能转化为热能，材料吸收热能后升温并在其表面形成熔池，表面材料不断熔化去除，这种方法的不足之处在于：材料在激光打孔过程中会经历高温烧熔和冷却凝结的复杂过程，最后在微孔壁形成重铸层，由于反冲压力的作用使孔内的熔融物流动而产生飞溅，飞溅的熔融物易粘附于小孔壁上产生裂纹并影响孔内壁形貌。

实用新型内容

针对现有技术中存在不足，本实用新型提供一种超声振动辅助激光打孔的方法；该方法利用超声波的声空化效应、声流效应和机械效应来辅助激光打孔，通过超声振动，可以加速激光打孔过程中熔渣的去除，提高熔渣的去除率，从而减少或避免熔融物在孔壁再次凝固形成重铸层，同时超声振动也可以明显改善孔壁的表面质量、减少内部缺陷、消除残余应力、细化晶粒与组织，提高力学性能，从而实现改善激光打孔质量并提高打孔效率的目的。同时，本实用新型还提供了一种超声振动辅助激光打孔装置。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种超声振动辅助激光打孔方法，包括如下步骤：

步骤一：将按要求处理好的工件正确装夹在超声振动辅助激光打孔装置上；

所述超声振动辅助激光打孔装置包括电源、超声波发生器、超声振动辅助装置装夹单元、超声振动生成单元、工件装夹单元和激光发生单元；

所述电源通过第一电线与超声波发生器相连接，所述超声波发生器通过第二电线与超声振动生成单元连接；

所述超声振动生成单元包括多个振子、振子内接电线、振子外接电线和外壳，所述外壳为设有一段引出管的密封壳体，多个所述振子均布于外壳的内部，多个振子间通过内接电线串联连接，所述外接电线的一端与串联的多个振子连接，另一端通过引出管引出外壳，并通过第二电线与超声波发生器连接，

所述超声振动辅助装置装夹单元包括用于盛放水的水箱和机床底座，所述水箱安装于机床底座上，所述外壳置于水箱内，所述外壳上的引出管伸出水箱外部；

所述工件装夹单元安装于所述水箱内并位于超声振动生成单元的上方，所述工件安装于工件装夹单元上，所述水的上表面位于所述工件的上表面和下表面之间；

所述激光发生单元包括激光器、聚焦透镜以及喷嘴，所述激光器产生的激光束经过聚焦透镜产生的光斑位于工件的相应要求位置处，所述喷嘴用于向工件喷射辅助气体；