[发明专利]一种膜片飞秒激光刻痕方法

说明书

本发明提供一种膜片飞秒激光刻痕方法，解决现有膜片的刻痕深度均匀性不好，导致膜片可靠性较差、容易引起误爆的问题。该方法包括：步骤一、设置飞秒激光器的参数，设置扫描振镜的扫描速度；步骤二、将刻痕槽的横截面等分为n层，得到n个刻痕图形；步骤三、将步骤二获取的n个刻痕图形导入扫描振镜的控制系统中；步骤四、装夹膜片；步骤五、开启飞秒激光器，扫描振镜依次扫描步骤三导入的n个刻痕图形，并进行扫描加工；步骤六、直至导入的n个刻痕图形加工完成，从而完成膜片刻痕槽的加工。该方法提升了膜片刻痕槽深的均匀性和膜片阀工作性能的可靠性，进而提升了膜片阀的破裂压力以及流量的一致性。

技术领域

本发明属于激光精密制造领域，具体涉及一种膜片飞秒激光刻痕方法。

背景技术

膜片阀通常安装在推进剂贮存单元中，用于隔离推进剂。当液体火箭发动机工作时，通过膜片阀表面的刻痕槽(典型的膜片刻痕形状如图1所示)在推进剂一定压力作用下实现破裂，从而使得推进剂顺利通过，实现点火，因此膜片阀刻痕深度均匀性对于火箭发动机能否点火成功具有重要意义。但是，目前通常采用机械加工工艺进行膜片刻痕，此加工方法得到的刻痕深度均匀性不好，导致膜片可靠性较差，容易引起误爆。

发明内容

本发明的目的是解决现有膜片的刻痕深度均匀性不好，导致膜片可靠性较差、容易引起误爆的问题，提供一种膜片飞秒激光刻痕方法。该方法提升了膜片刻痕槽深的均匀性和膜片阀工作性能的可靠性，进而提升了膜片阀的破裂压力以及流量的一致性，对于提升火箭发射成功率具有重要意义。

为实现以上发明目的，本发明的技术方案为：

一种膜片飞秒激光刻痕方法，包括以下步骤：

步骤一、设置飞秒激光器的输出激光波长、功率、重复频率，设置扫描振镜的扫描速度；

步骤二、按照刻痕槽的深度，将刻痕槽的横截面等分为n层，获取每一层线段的长度，按照刻痕形状和每一层线段的长度设置每一层的刻痕图形，共得到n个刻痕图形；

步骤三、将步骤二获取的n个刻痕图形导入扫描振镜的控制系统中，并在扫描振镜的控制系统中设置扫描激光的填充线间距和初始填充角度；

步骤四、装夹膜片，调整扫描振镜以及平场透镜的位置，使扫描激光焦点作用在膜片表面；

步骤五、开启飞秒激光器，扫描振镜依次扫描步骤三导入的n个刻痕图形，扫描过程中，顺时针或逆时针旋转填充线的角度，使得相邻两层刻痕图形的填充线角度不同，同时使得每一层填充线的角度平行于某一条刻痕槽方向；

步骤六、直至导入的n个刻痕图形加工完成，从而完成膜片刻痕槽的加工。

进一步地，还包括步骤八、将加工好的膜片放入超声波清洗池中进行清洗，使刻痕槽表面光洁。

进一步地，步骤三中，填充线间距为0.005mm，初始填充角度为30°。

进一步地，步骤五、按照60°顺时针或逆时针旋转填充线的角度。

进一步地，步骤一、设置飞秒激光器的输出激光波长为1030nm、功率为0.5W、重复频率为200KHz、扫描振镜的扫描速度为500mm/s。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明提供了一种膜片飞秒激光刻痕方法，通过该方法可大幅度提升现有膜片刻痕的槽深均匀性，进而提升了膜片阀的破裂压力以及流量的一致性，对于提升火箭发射成功率具有重要意义。

2.相比于传统机械加工方式，本发明方法不仅可以提升均匀性，由于激光的非接触及柔性化加工特点，一方面可避免传统加工方法中存在的刀具易断裂、存在应力的问题，另一方面可实现任意形状的膜片刻痕。