(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211324552.9 (22)申请日 2022.10.27 (71)申请人 青岛理工大 学 地址 266520 山东省青岛市黄岛区嘉陵江 东路777号 (72)发明人 张丰云　孙树峰　王茜　王津　 王萍萍　庞泳　王雅迪　邵晶　 张健　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 武博 (51)Int.Cl. B23K 26/382(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种原位 修孔超快激光 微孔加工方法 (57)摘要 本发明提供一种原位修孔超快激光微孔加 工方法， 涉及激光微孔加工领域， 针对激光打孔 工艺存在微孔几何形状的优化困难和孔壁上粘 滞的重铸层的问题， 先进行通孔加工后进行扩孔 修饰， 通过两步法原位修孔方法优化通孔几何形 状， 能够加工出圆度高、 锥度小的微孔及大面积 微孔阵列， 在保证微孔尺寸精度的同时提高了加 工效率。 权利要求书1页 说明书6页 附图5页 CN 115446480 A 2022.12.09 CN 115446480 A 1.一种原位 修孔超快激光 微孔加工方法， 其特 征在于， 包括： 通孔加工： 激光聚焦于靶材 上部表面， 通过环切扫描和轴向进给加工通 孔； 调整激光聚焦至通 孔内的靶材中部； 扩孔修饰： 通过环切扫描和轴向进给加工通孔下部及出口区域， 以修饰通孔形貌和尺 寸， 使通孔出口圆度、 通 孔孔壁形貌和通 孔锥度满足设定要求。 2.如权利要求1所述的原位修孔超快激光微孔加工方法， 其特征在于， 在通孔加工阶段 和扩孔修饰阶段， 采用嵌套圆环切扫描方式加工通 孔。 3.如权利要求1或2所述的原位修孔超快激光微孔加工方法， 其特征在于， 扩孔修饰阶 段激光加工区域的内圈直径大于通孔加工阶段激光加工区域的内圈直径， 缩减扩孔修饰阶 段的环切扫描圈数。 4.如权利要求3所述的原位修孔超快激光微孔加工方法， 其特征在于， 扩孔修饰阶段和 通孔加工阶段对应的激光加工区域的外圈直径相等， 均等于通 孔设定直径。 5.如权利要求1所述的原位修孔超快激光微孔加工方法， 其特征在于， 在通孔加工阶段 和扩孔修饰阶段， 均检测通孔入口和出口的形貌和尺寸， 在形貌和尺寸均满足设定要求后， 再进行后续 步骤。 6.如权利要求1所述的原位修孔超快激光微孔加工方法， 其特征在于， 所述轴向进给逐 步进行， 完成轴向一 步环切扫描后进行 下一步的环切扫描。 7.如权利要求1或6所述的原位修孔超快激光微孔加工方法， 其特征在于， 在扩孔修饰 阶段， 增加单层环切扫描次数和光斑重叠率， 以修饰通孔出口圆度、 通孔孔壁形貌以及 减小 通孔锥度。 8.如权利要求1所述的原位修孔超快激光微孔加工方法， 其特征在于， 在通孔加工阶段 前进行加工前准备： 将靶材固定 于工作平台， 调整位置使靶材 上部表面 位于激光聚焦处； 调整激光环切扫描工艺 参数， 利用扫描振镜准备进行通 孔加工。 9.如权利要求8所述的原位修孔超快激光微孔加工方法， 其特征在于， 激光环切扫描工 艺参数包括扫描内圈直径、 扫描外圈直径、 扫描间距、 激光功率、 扫描速度、 扫描次数、 轴向 进给间距。 10.如权利要求1或9所述的原位修孔超快激光微孔加工方法， 其特征在于， 在一通孔的 扩孔修饰完成后， 移动靶材至下一通孔加工位置， 激光调整至初始加工位置， 重复进 行通孔 加工和扩孔 修饰。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115446480 A 2一种原位修 孔超快激光微孔加工方 法 技术领域 [0001]本发明涉及激光 微孔加工领域， 具体涉及一种原位 修孔超快激光 微孔加工方法。 背景技术 [0002]激光微孔加工具有速度快、 效率高、 成本低、 精度高和绿色环保等优点， 适用于高 温合金、 陶瓷复合材料等涡轮叶片材料的复杂加工。 在激光加工过程中， 孔壁上容易出现重 铸层和氧化层， 并引发微裂纹， 直接 向材料基体蔓延， 从而影响涡轮叶片的性能和寿命。 超 快激光的脉冲时间极短， 达到皮秒、 飞秒的量级， 在相同的单脉冲能量下， 可获得极大提升 的峰值功率， 使得其与材料 的相互作用机理发生了根本改变， 去除材料过程不再是热熔过 程， 从理论上可以实现高精度、 无热影响区、 无重铸层、 无微裂纹的高质量微孔加工， 但试验 发现超快激光并不能完全实现真正的 “冷加工”。 单纯降低脉宽到皮秒乃至飞秒级别， 仍难 以有效防止热影响区、 重铸层、 孔隙及微坑的产生， 并且可能出现由偏振导致的微孔形状变 形、 锥度大等问题， 加工效率较低。 [0003]目前， 微孔的加工尺寸不断减小， 由微米级减小至亚微米级， 甚至纳米级。 激光打 孔工艺存在微孔几何形状的优化困难和孔壁上粘滞的重铸层的问题， 在微孔的实际应用 中， 不同尺度下很难同时兼顾加工精度和效率。 发明内容 [0004]本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷， 提供一种原位修孔超快激光微孔加工 方法， 先进 行通孔加工后进行扩孔修饰， 通过两步法原位修孔方法优化通孔几何形状， 能够 加工出圆度高、 锥度小的微孔及大面积微孔阵列， 在保证微孔尺寸精度的同时提高了加工 效率。 [0005]为了实现上述目的， 采用以下 方案： [0006]一种原位 修孔超快激光 微孔加工方法， 包括： [0007]通孔加工： 激光聚焦于靶材 上部表面， 通过环切扫描和轴向进给加工通 孔； [0008]调整激光聚焦至通 孔内的靶材中部； [0009]扩孔修饰： 通过环切扫描和轴向进给加工通孔下部及出口区域， 以修饰通孔形貌 和尺寸， 使通 孔出口圆度、 通 孔孔壁形貌和通 孔锥度满足设定要求。 [0010]进一步地， 在通孔加工阶段和扩孔 修饰阶段， 采用嵌套圆环切扫描方式加工通 孔。 [0011]进一步地， 扩孔修饰阶段激光加工区域的内圈直径大于通孔加工阶段激光加工区 域的内圈直径， 缩 减扩孔修饰阶段的环切扫描圈数。 [0012]进一步地， 扩孔修饰阶段和通孔加工阶段对应的激光加工区域的外圈直径相等， 均等于通 孔设定直径。 [0013]进一步地， 在通孔加工阶段和扩孔修饰阶段， 均检测通孔入口和出口的形貌和尺 寸， 在形貌和尺寸均满足设定要求后， 再进行后续 步骤。 [0014]进一步地， 所述轴向进给逐步进行， 完成轴向一步环切扫描后进行下一步的环切说　明　书 1/6 页 3 CN 115446480 A 3