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专利号: 2014104217173
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2025-02-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种激光微凹坑阵列制造装置,其特征在于:包括脉冲激光器(1)、全反镜(4)、会聚透镜(5)、喷水装置(6)、吸收层(8)、平网(9)、柔性贴膜(10)、夹具(12)、工作台(13)、信号线(14)和控制器(15);脉冲激光器(1)的出光口处设有全反镜(4),全反镜(4)与水平方向成45°,全反镜(4)下方设有会聚透镜(5),会聚透镜(5)下方正对工作台(13),工件(11)上表面从下往上依次放置柔性贴膜(10)和表面喷涂有吸收层(8)的平网(9),保证平网(9)有吸收层(8)的一面朝上,柔性贴膜(10)、平网(9)和工件(11)通过夹具(12)装夹在工作台(13)上,工作台(13)上设有喷水装置(6),脉冲激光器(1)和工作台(13)通过信号线(14)与控制器(15)相连。

2.根据权利要求1所述的一种激光微凹坑阵列制造装置,其特征在于:还包括均质器(3);均质器(3)固定在脉冲激光器(1)和全反镜(4)之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种激光微凹坑阵列制造装置,其特征在于:所述平网(9)的厚度为180μm~350μm,且弹性模量不小于200GPa;所述柔性贴膜(10)的厚度为

150μm~300μm;所述吸收层(8)的厚度为100μm~250μm。

4.根据权利要求1或2所述的一种激光微凹坑阵列制造装置,其特征在于:所述工作台(13)至少为X,Y方向二轴联动工作台。

5.根据权利要求1所述的一种激光微凹坑阵列制造装置的方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤一,将吸收层(8)喷涂在平网(9)的其中一面上,用鼓风机对着平网(9)的另一面吹风,确保平网(9)的网孔不被吸收层(8)堵住;

步骤二,对工件(11)进行表面打磨抛光,然后用丙酮和酒精清洗;

步骤三,在工件(11)上表面从下往上依次放置柔性贴膜(10)和表面喷涂有吸收层(8)的平网(9),同时,保证平网(9)喷涂有吸收层(8)的一面朝上;

步骤四,利用夹具(12)将平网(9)和工件(11)装夹在工作台(13)上,喷水装置(6)向平网(9)表面喷水,使平网(9)表面形成厚度为1mm~3mm的水层(7);

步骤五,利用控制器(15)控制脉冲激光器(1)输出的激光束(2)经过均质器(3)、全反镜(4)和会聚透镜(5)后,聚焦在工件(11)表面附近,聚焦的激光束(2)穿过水层(7),使一部分激光束(2)被平网(9)上的吸收层(8)所阻挡和吸收,产生等离子体爆炸形成冲击波,冲击波压紧平网(9),使平网(9)、柔性贴膜和工件三者紧贴在一起,相互间不留缝隙;另一部分激光束(2)被平网(9)的网孔分割成多道与网孔形状一致的激光束(2),并辐照在柔性贴膜(10)表面,使柔性贴膜(10)熔化和气化,接着激光束辐照在工件(11)表面,产生激光水下烧蚀现象,在工件(11)表面形成微凹坑阵列;

步骤六,利用控制器(15)控制工作台(13)的水平移动,使光斑移动到新的位置,重复步骤五和步骤六,直至整个工件(11)表面完成微凹坑制造。

6.根据权利要求5所述的一种激光微凹坑阵列制造装置的方法,其特征在于:所述脉冲激光器(1)输出的激光脉宽为5ns~30ns;焦点位置的光斑直径大于3mm,并且焦点位置的2

激光功率密度不小于1GW/cm。