[发明专利]在钛合金表面进行绿光超快激光精密标刻的方法和系统

说明书

本发明提供一种在钛合金表面进行绿光超快激光精密标刻的方法和系统，包括步骤：1)将钛合金工件置于操作台上；2)将激光器设于操作台的一侧；3)锁定发射频率为50K‑800K之间的一定值；4)所述激光器发射的超快激光，经过整形光路放大光束尺寸、再经过光束传输光路输入到振镜、再经过场镜后聚焦在操作台上的钛合金工件表面；5)在软硬件控制器的控制下，设置激光参数和加工参数，控制激光束X、Y、Z轴的移动，完成钛合金表面图案的激光标刻。该方法基于锁定的高重复频率、高能量单脉冲工作、单脉冲间能量一致性高的绿光超快激光，无需对钛合金材料表面处理即可实现加工一致性好的精密标刻。

技术领域

本发明涉及激光标刻技术领域，具体涉及一种在钛合金表面进行绿光超快激光精密标刻的方法和系统。

背景技术

钛合金是以钛元素为基础加入其他元素组成的合金，因其具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。钛合金的密度一般在4.51g/cm³左右，仅为钢的60％。纯钛的强度只接近普通钢的强度，而一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，用于制造单位强度高、刚性好、质轻的零部件，例如飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。

钛合金材料所具有物理化学性质给它带来了无与伦比的优势，但是在另一方面又带来了一些问题。例如，在钛合金材料上打标就是一个难以克服的问题。采用激光对钛合金进行打标是目前比较理想的打标方法。但是，直接用激光在钛合金材料上进行打标，在激光与材料相互作用的过程中，会对材料表面造成损伤，标识的表面容易产生裂纹。因此，有些研发人员就通过在钛合金材料的表面制备一层特殊材料的复合熔覆层，用激光雕刻复合熔覆层形成标识，防止损伤钛合金材料基体。这种激光打标方法程序复杂成本高。

因此，研发一种激光打标方法，能够直接在钛合金材料的表面进行打标，简化打标程序和打标成本，具有十分重要的意义。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本发明提供一种在钛合金表面进行绿光超快激光精密标刻的方法和系统。该方法基于锁定的高重复频率、高能量单脉冲工作、单脉冲间能量一致性高的超快激光，无需对钛合金材料表面处理即可实现加工一致性好的精密标刻。

本发明提供的在钛合金表面进行绿光超快激光精密标刻的方法，包括步骤：

1)将钛合金置于操作台上；

2)将激光器设于操作台的一侧；所述激光器为能够在高重复频率下发射高能量单脉冲且单脉冲能量一致性高的绿光超快激光器，所述高重复频率为 50K-800K，所述高能量单脉冲能量为20uJ-200uJ,所述单脉冲间能量差异≤± 5％；

3)锁定发射频率为50K-800K之间的一定值；

4)所述激光器发射的超快激光，经过整形光路放大光束尺寸、再经过光束传输光路输入到振镜、再经过场镜后聚焦在操作台上的钛合金工件表面；

5)在软硬件控制器的控制下，设置激光参数和加工参数，控制激光束X、Y、 Z轴的移动，完成钛合金表面图案的激光标刻。

进一步，所述经过光束传输光路的激光经光隔离器后输入到振镜。

进一步，所述单脉冲为单脉冲光子尖峰波，所述单脉冲宽度为1-15ps。

进一步，所述激光器为全固态皮秒激光器，所述激光波长为532±5nm。

进一步，所述激光器窗口光斑为1-3mm，发散角为0.5-1.5mrad。

进一步，所述整形光路为放大倍率为1-8倍的扩束光路，所述光束传输光路为传输距离100-1000mm的传输光路组成。

进一步，所述振镜转速为100-10000转/秒。