复合脉冲激光打孔方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105397314A(43)申请公布日2016.03.16(21)申请号201511021452.9(22)申请日2015.12.31(71)申请人中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所地址100024北京市朝阳区八里桥北东军庄1号(72)发明人王学军(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人郭晓宇(51)Int.Cl.B23K26/382(2014.01)B23K26/0622(2014.01)权利要求书1页说明书6页附图5页(54)发明名称复合脉冲激光打孔方法及装置(57)摘要本发明实施例提供一种复合脉冲激光打孔方法及装置。所述方法包括：产生短脉宽脉冲，所述短脉宽脉冲由短脉宽脉冲列构成，短脉宽脉冲列内短脉宽脉冲的重频等于或大于100千赫；产生长脉宽脉冲，并调整所述长脉宽脉冲能量，使其等于或大于所述短脉宽脉冲列打孔过程中小孔侧壁与孔底的熔流层厚度熔化所需的熔化热；将所述短脉宽脉冲和长脉宽脉冲通过组束装置进行同步叠加，相对延迟时间为0至100微秒，构成高重频复合脉冲；将所述高重频复合脉冲发射到构件上进行激光打孔。本发明可以高效地并且高质量地加工航空发动机构件上的气膜孔，并可以有效地降低涡轮叶片气膜孔最大再铸层厚度最小到11.5微米，且提高短脉宽脉冲的打孔速率1倍左右。CN105397314ACN105397314A权利要求书1/1页1.一种复合脉冲激光打孔方法，其特征在于，包括：产生短脉宽脉冲，所述短脉宽脉冲由短脉宽脉冲列构成，所述短脉宽脉冲列的脉宽小于或等于500纳秒，脉冲列内的脉冲重频等于或大于100千赫，单脉冲能量等于或小于100毫焦；产生长脉宽脉冲，并调整所述长脉宽脉冲能量，使其等于或大于所述短脉宽脉冲列打孔过程中小孔侧壁与孔底的熔流层厚度熔化所需的熔化热；将所述短脉宽脉冲和长脉宽脉冲通过组束装置进行组束，构成高重频复合脉冲；将所述高重频复合脉冲发射到构件上进行激光打孔。2.根据权利要求1所述的复合脉冲激光打孔方法，其特征在于，所述长脉宽脉冲的重频与所述短脉宽脉冲的脉冲列间的重频相等，等于或大于1赫兹。3.根据权利要求1所述的复合脉冲激光打孔方法，其特征在于，所述长脉宽脉冲的脉宽等于或大于所述短脉宽脉冲列内脉冲重频倒数的10倍。4.根据权利要求1所述的复合脉冲激光打孔方法，其特征在于，所述短脉宽脉冲列和长脉宽脉冲的激光波长等于或小于1.064微米。5.根据权利要求1所述的复合脉冲激光打孔方法，其特征在于，所述短脉宽脉冲列和长脉宽脉冲的激光波长等于或小于0.532微米。6.根据权利要求1所述的复合脉冲激光打孔方法，其特征在于，所述构成的高重频复合脉冲中至少包括一种短脉宽的脉冲列，相邻两个短脉宽脉冲列的相对延迟为10纳秒至0.5微秒，相对定时抖动小于5纳秒。7.根据权利要求1所述的复合脉冲激光打孔方法，其特征在于，所述短脉宽脉冲列的首脉冲前沿相对于所述长脉宽脉冲的前沿同步对齐，定时抖动小于1微秒，相对延迟为0至100微秒。8.一种复合脉冲激光打孔装置，其特征在于，包括：短脉宽脉冲列激光谐振腔，用于产生短脉宽脉冲，所述短脉宽脉冲由短脉宽脉冲列构成，所述短脉宽脉冲列的脉宽小于或等于500纳秒，脉冲列内的脉冲重频等于或大于100千赫，单脉冲能量等于或小于100毫焦；长脉宽脉冲激光谐振腔，用于产生长脉宽脉冲，并调整所述长脉宽脉冲能量，使其等于或大于所述短脉宽脉冲列打孔过程中小孔侧壁与孔底的熔流层厚度熔化所需的熔化热；组束装置，用于将所述短脉宽脉冲和长脉宽脉冲进行组束，构成高重频复合脉冲；引导整形装置，用于将所述高重频复合脉冲发射到构件上进行激光打孔。9.根据权利要求8所述的复合脉冲激光打孔装置，其特征在于，所述长脉宽脉冲的脉宽等于或大于所述短脉宽脉冲列内脉冲重频倒数的10倍。10.根据权利要求8所述的复合脉冲激光打孔装置，其特征在于，所述构成的高重频复合脉冲中至少包括一种短脉宽的脉冲列，相邻两个短脉宽脉冲列的相对延迟为10纳秒至0.5微秒，相对定时抖动小于5纳秒。2CN105397314A说明书1/6页复合脉冲激光打孔方法及装置技术领域[0001]本发明涉及激光打孔领域，尤其涉及一种复合脉冲激光打孔方法及装置，特别是一种用于航空发动机构件的激光打孔的方法及装置。背景技术[0002]已知目前现有的各种特别是使用特定激光装置的用于在上述构件中打孔的方法，按照激光的脉宽大致可以分为三类。[0003]第一类方法是采用闪光灯泵浦的毫秒脉冲激光器。这种激光器产生脉宽较长的大能量长脉宽脉冲，脉宽一般不小于0.1毫秒，例如1毫秒；能量一般在1焦和300焦之间，例如10焦。长脉宽脉冲激光打孔产生较大的熔流，打孔过程特别是在激光脉冲结束后的熔流过程