高頻率脈沖固體激光深雕刻技術(shù)研究.pdf

1、隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，激光的用途越來越廣泛，其應(yīng)用擴(kuò)展到更多的領(lǐng)域。本文針對企業(yè)對低碳鋼壓力容器鋼瓶瓶身雕刻字符效率、美觀度以及雕刻穩(wěn)定性提高要求，提出用高頻率自由運(yùn)轉(zhuǎn)脈沖燈泵Nd:YAG激光雕刻代替?zhèn)鹘y(tǒng)的輥壓成型技術(shù)進(jìn)行低碳鋼瓶瓶身字符標(biāo)號(hào)的雕刻，不論美觀程度或者雕刻速度上都滿足了企業(yè)生產(chǎn)的需要。 文章首先基于激光與金屬材料的作用機(jī)理，分析了激光打孔和切割的技術(shù)特點(diǎn)；在此基礎(chǔ)上總結(jié)激光深寬雕刻的技術(shù)特點(diǎn)，比較其與前兩者的不同

2、；分析ms級(jí)脈沖激光加工的特點(diǎn)，比較了連續(xù)激光雕刻和ms脈沖激光雕刻的區(qū)別，提出用ms級(jí)脈沖激光在低碳鋼瓶上進(jìn)行深寬雕刻，一次成型，高效美觀。 研制適用激光深雕刻的高頻率自由運(yùn)轉(zhuǎn)脈沖燈泵Nd:YAG激光器，具有高重頻和高脈沖能量的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)選取最佳腔長和最佳透過率以獲取最大功率的穩(wěn)定輸出。通過實(shí)驗(yàn)得到重復(fù)頻率100Hz，單脈沖能量3J，脈寬1ms的高頻率脈沖激光輸出，光束質(zhì)量20mm*mrad，功率不穩(wěn)定性<2％。 對激

3、光深雕刻外光路系統(tǒng)進(jìn)行介紹，采用5片高反射鏡進(jìn)行光路傳導(dǎo)，進(jìn)入焦距為100mm聚焦透鏡聚焦，得到0.3mm聚焦光斑。理論上分析了光束質(zhì)量對聚焦和傳輸特性的影響，光束質(zhì)量越好，聚焦光斑越小，瑞利長度越長。光束質(zhì)量越好，越能提高加工質(zhì)量。為了得到更高的光斑功率密度，并且適應(yīng)1.5m長的運(yùn)動(dòng)飛行光路要求，采用2倍擴(kuò)束鏡對高斯光束進(jìn)行擴(kuò)束，減小其發(fā)散角。 最后通過雕刻工藝試驗(yàn)，獲取較高速度下低碳鋼瓶身的典型雕刻工藝參數(shù)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氧氣氣壓