一种利用皮秒激光加工孔的方法

摘要

一种利用皮秒激光加工孔的方法，根据纤维复合材料的特点，结合皮秒激光极高的峰值功率使其对材料无选择性的加工特征，在CMC-SiC材料上实现孔加工。本发明通过分布加工的方式，在碳化硅陶瓷基复合材料上逐层加工出圆孔或方孔，加工中，无需考虑微小裂纹的影响，稳定性较好，尤其适用于大批量重复性微孔加工。当加工圆孔时，以螺旋状路径逐层加工。当加工方孔时，以线性扫描路径逐层加工。本发明具有加工工艺稳定性好、可设计性强、精度高等优点。

主权项

一种利用皮秒激光加工孔的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，试样表面清洗；将碳化硅陶瓷基复合材料切割为块状试样；在酒精浸泡下超声清洗试样15min；干燥后得到清洗后的碳化硅陶瓷基复合材料试样；步骤2，加工孔；所述的孔是圆形孔或方形孔；通过皮秒激光对碳化硅陶瓷基复合材料试样进行微加工；微加工中，皮秒激光波长为355～532nm，脉冲宽度为1～10ps，激光输出功率根据微加工的过程变化，其激光输出功率的变化范围为20mw～20w，激光重复频率根据微加工的过程变化，其激光重复频率的变化范围为1～600kHz；对试样采用逐层去除方式进行加工，加工头转速为1000转/秒；加工孔的具体过程是：使皮秒激光束通过物镜聚焦在碳化硅陶瓷基复合材料试样表面上待加工孔的中心处，焦距为100mm；对试样进行加工；所述加工过程分为三步：第一步，预成形孔；所述预成形孔的孔径为成形孔孔径的85～90%，采用逐层切除方式加工，直至贯通；第二步，消除预成形孔中的锥度；采用沿所述预成形孔轴线方向逐层切除的方式消除预成形孔中的锥度，并通过消除预成形孔中的锥度，使预成形孔的孔径达到成形孔孔径的95～98%；第三步，成孔；对所述消除锥度的预成形孔表面进行逐层加工，并消除所述消除锥度的预成形孔壁上的氧化层，得到成孔；加工中，相邻皮秒激光路径之间的间距为0.01～0.1mm；每层的加工深度为5～20μm；步骤3，清洗：将得到的皮秒激光微加工成形的圆孔置于酒精中超声清洗试样15min，清除表面及孔壁残存碎屑。