[发明专利]一种基于穿透检测技术的改进型激光微孔制造实验方法

说明书

技术领域

本发明属于激光微纳制造领域，特别是涉及一种基于穿透检测技术的改进型激光微孔制造实验方法。

背景技术

激光打孔是一项非常重要的激光加工应用技术，通过聚焦透镜对激光束进行聚焦能够得到直径很小的光斑，在焦点处形成很高的温度。在脉冲激光的作用下，材料不断熔化和蒸发。最后，气体和打孔形成的等离子体会产生高压将杂志吹出孔洞，形成微孔。相对于传统的机械钻孔方式，激光打孔具有独特的优势和不可替代的作用，如效率高、精度高、无机械应力及无工具损耗等，已成为现代微小孔加工领域的关键技术之一。

目前有关激光打孔的研究大多采用控制变量法和正交试验法分析工艺参数对微孔质量的影响，控制变量法和正交试验法在不研究脉冲个数对微孔质量的影响情况下，常常将脉冲个数设定为一个定值，研究其他参数对打孔质量的影响，没有考虑形成通孔后后续脉冲激光对打孔质量的影响。

在激光打孔研究中，不同的激光参数组合将材料打通所需要的脉冲个数差别很大，因而不能简单的利用控制变量法和正交试验法进行激光打通孔研究。在研究不同因素对激光打通孔锥度的影响时，必须保证通孔是在脉冲激光作用完恰好形成的，否则通孔形成后，后续脉冲对孔的锥度将造成影响，有约90％的功率被孔壁吸收，增加热影响，且打孔效率也会降低。因此在打通孔过程中，获得恰好将材料打通的脉冲个数阀值非常重要，以脉冲个数阀值作为实验中激光打孔脉冲个数，可以排除通孔形成后脉冲激光对通孔锥度的影响，减小热影响，提高研究的可靠性，进一步提高激光打通孔的效率。

总之，传统的控制变量法以及正交试验法没有考虑形成通孔后后续脉冲激光对打孔质量的影响。存在通孔形成后脉冲激光对通孔锥度的影响，增大热影响区。

发明内容

为了克服上述现有激光微孔制造试验方法的不足，本发明提供了一种基于穿透检测技术的改进型激光微孔制造实验方法。

本发明的技术方案是：一种基于穿透检测技术的改进型激光微孔制造实验方法，包括如下步骤：

S1、利用穿透检测技术得到激光微孔制造中通孔形成时所需的脉冲个数，及脉冲个数阈值N；

S2、以脉冲个数阈值N作为实验中不同参数组合下使用的脉冲个数，从而对控制变量法、正交试验法进行改进；

S3、利用改进型控制变量法、改进型正交实验法研究各影响因素对激光微孔制造质量的影响，优化激光微孔制造工艺参数。

上述方案中，所述步骤S1中的穿透检测技术是利用内置于光学系统中的光强度传感器来测量打孔过程中试样材料表面的反射光强度，通过反射光强度的变化来判断材料微孔是否被打通。

上述方案中，通过计算机系统预先设置通孔形成后的反射光强度，当检测到的反射光强度低于预设值时，默认孔已打通。

上述方案中，所述步骤S2中的脉冲个数阈值N是通过计算机系统根据设定的激光重复频率和检测得到的激光打通孔时间自动计算得出，具体脉冲个数阈值N的计算公式如下：

N＝(t₁-t₀)·f

式中，t₀为打孔开始的时间点；

t₁为材料被打通的时间点；

f为脉冲重复频率。

上述方案中，所述步骤S3中的改进型控制变量法和改进型正交试验法是在传统控制变量法和正交试验法的基础上，将每组实验参数中原先设定的脉冲个数改为脉冲个数阈值N。

上述方案中，所述改进型控制变量法是利用脉冲个数阈值N对控制变量法进行改进，得到专门为激光打通孔实验设计的改进型控制变量法。

上述方案中，所述的改进型正交试验法是利用脉冲个数阈值N对正交实验法进行改进，得到专门为激光打通孔实验设计的改进型正交实验法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过穿透检测技术获得恰好将材料打通的脉冲个数阀值，以脉冲个数阀值作为实验中激光打孔脉冲个数，排除通孔形成后脉冲激光对通孔锥度的影响，减小热影响，提高研究的可靠性，进一步提高激光打通孔的效率，弥补了传统控制变量法和正交试验法的不足。

附图说明

图1为本发明一种基于穿透检测技术的改进型激光微孔制造实验方法的穿透检测示意图；

图2为本发明打孔时间和反射光强度关系图。

图中，1、试样；2、入射光；3、光强度传感器；4、反射光；5、微孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。