一种激光驱动组合飞片成形方法及其装置

摘要

本发明涉及机械制造技术领域，特指一种激光驱动组合飞片成形方法及其装置。该发明首次提出利用脉冲激光驱动载能飞片高速运动，载能飞片飞行一段距离后与静止的成形飞片发生碰撞，根据两个飞片之间的速度增益关系，成形飞片获得远大于载能飞片的超高速度，成形飞片飞行一段距离与工件发生碰撞，在碰撞界面上产生高压冲击波，高压冲击波向工件材料内部传播，使得材料在微模具内产生超快塑性变形，从而实现工件的精确成形。该发明能够在现有的实验条件下明显提高成形飞片的速度，从而增强激光驱动飞片技术的成形能力，适用于对表面质量要求较高或者难成形材料的精密成形，同时可用于微器件制造等领域。

主权项

一种激光驱动组合飞片成形方法，其特征在于： 纳秒激光器发出的脉冲激光经第一反射镜、第二反射镜、聚焦透镜后作用于载能飞片上表面，烧蚀一部分飞片并产生高温高压等离子体，在激光脉宽时间内等离子体继续吸收激光能量使得等离子体膨胀爆炸，在约束层的约束作用下，爆炸等离子体迅速向飞片方向喷溅，其反冲作用力可形成强冲击波驱动剩余飞片向前运动，在激光脉冲持续时间内，载能飞片将不断吸收激光能量，将其转化成自身的动能，加速向前飞行；当入射激光脉冲结束时，载能飞片已经在冲击管中向成形飞片方向飞行了一段距离，高速飞行的载能飞片与缓冲层碰撞，缓冲层材料受压缩后发生离解或气化，所形成的气体发生二维会聚流动，进而驱动成形飞片运动；根据两飞片之间的速度增益关系，成形飞片能够获得比载能飞片更高的速度，成形飞片在成形管中飞行一段距离后与工件发生碰撞，在碰撞界面上产生高压冲击波，高压冲击波向工件内部传播, 使得材料在微模具内产生超快塑性变形，从而实现工件的精确成形；所述成形管采用WAl1钨合金作为管壁材料，缓冲层材料选用聚丙烯塑料，冲击管的长度等于成形管长度的1~1.5倍，所述载能飞片与成形飞片的质量比为6~30：1。