一种激光直接复合微塑性成形装置与方法

摘要

本发明公开了一种激光直接复合微塑性成形装置，属于激光加工微机电系统(MEMS)零件技术领域。装置由激光加载系统、成形系统、控制系统组成；方法利用激光经透镜聚焦后穿过约束层，并作用于能量吸收层，能量吸收层吸收激光能量，在极短时间内形成一个高温高压的等离子体层，该等离子体层迅速向外喷射，膨胀的等离子体受到约束层限制，导致等离子体压力迅速升，给予工件一个冲击加载。工件在约束层与复合微模具间受到挤压，使工件产生塑性变形，复制出复合微模具的形貌。复合微模具上阵列的拉伸凹模、切边凹模和冲孔凸模使得靶材工件在一次的冲击成形过程中实现拉深、冲孔和切边的复合过程，同时完成工件的批量成形。

主权项

一种激光直接复合微塑性成形装置，其特征在于，由激光加载系统、成形系统、控制系统组成；激光加载系统由纳秒激光器(11)、全反镜(8)、透镜(7)和透镜调整臂(6)组成；成形系统包括试样体(5)、夹具(4)、水平移动工作台(2)、竖直移动工作台(3)；控制系统由移动平台控制器(13)、计算机(12)和激光控制器(10)组成；所述控制系统分别控制激光加载系统、成形系统；所述移动平台控制器(13)分别与计算机(12)和水平移动工作台(2)、竖直移动工作台(3)相互连接；所述激光控制器(10)分别与计算机(12)和激光加载系统中的纳秒激光器(11)相连接；所述全反镜(8)、透镜(7)和透镜调整臂(6)安装在L型底座(1)上；所述夹具(4)安装在竖直移动工作台(3)，夹具(4)夹紧和定位试样体(5)；试样体(5)是由约束层(14)、能量吸收层(15)、工件(16)和复合微模具(17)组成；所述能量吸收层(15)和工件(16)为金属箔板，能量吸收层(15)和工件(16)厚度为5～30μm，所述约束层(14)为K9玻璃；所述复合微模具(17)包括拉伸凹模(18)、切边凹模(19)和冲孔凸模(20)，所述切边凹模(19)为环形凹腔，环绕在拉伸凹模(18)凹腔边缘外围，拉伸凹模(18)与切边凹模(19)同轴，所述冲孔凸模(20)位于拉伸凹模(18)腔内，拉伸凹模(18)具有圆角边缘，切边凹模(19)和冲孔凸模(20)具直角边缘，所述拉伸凹模(18)和冲孔凸模(20)形状根据成形工件的成形要求来设计，确定相对位置关系的拉伸凹模(18)、切边凹模(19)和冲孔凸模(20)构成复合微模具(17)上一组复合成形模。