一种曲面/斜面透明材料高效率焊接方法及装备
技术特征:
1.一种曲面/斜面透明材料高效率焊接方法及装备,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的曲面/斜面透明材料高效率焊接方法及装备,其特征在于,步骤二中,所述超快激光为皮秒激光或飞秒激光,波长在266-2000nm范围内,重复频率为1mhz,脉冲宽度在20-210ns范围内,子脉冲数为1-10个。
3.根据权利要求1所述的曲面/斜面透明材料高效率焊接方法及装备,其特征在于,步骤二中,所述burst模式为脉冲串模式,即将几个子脉冲作为一组,每个周期内输出子脉冲序列,在整个时域上以脉冲串的形式进行输出,脉冲串内部子脉冲数可根据材料差异进行设置,可以改变超快激光的能量分布和时间特性。
4.根据权利要求1所述的曲面/斜面透明材料高效率焊接方法及装备,其特征在于,步骤二中,所述聚焦镜为长焦距聚焦镜(焦距不低于50mm),目的是通过低数值孔径聚焦条件,实现较大光斑、较大瑞丽长度的聚焦结果。
5.根据权利要求1所述的曲面/斜面透明材料高效率焊接方法及装备,其特征在于,步骤二中,所述透明材料特定位置针对透明/透明同质材料焊接时为下方样品上表面下方0μm-100μm。
6.根据权利要求1所述的曲面/斜面透明材料高效率焊接方法及装备,其特征在于,步骤三中,所述上方材料为曲面透明材料或斜面透明材料,所述下方材料为同种曲面透明材料或斜面透明材料。
7.根据权利要求1所述的曲面/斜面透明材料高效率焊接方法及装备,其特征在于,步骤三中,所述熔融泪滴结构为长焦距振镜结合burst模式在透明材料中超快实现的高深度熔融结构,形貌呈泪滴状,其深度不小于5mm。
8.根据权利要求1所述的曲面/斜面透明材料高效率焊接方法及装备,其特征在于,步骤四中,所述高速二维振镜通过两反射镜的偏转与控制实现光束的二维移动。
9.根据权利要求1所述的曲面/斜面透明材料高效率焊接方法及装备,其特征在于,所述透明材料为蓝宝石、熔融石英、陶瓷、硅,材料可不抛光。
技术总结
本发明提供了一种曲面/斜面透明材料高效率焊接方法及装备,具体包括:将曲面或斜面透明材料叠放,并用夹具夹持;通过激光器自带的Burst模式,输出MHz级高重频的脉冲串模式的超快激光,经聚焦镜聚焦在特定位置并与之发生非线性光学效应,聚焦区域的激光能量被材料吸收,导致局部电子激发和电离,形成高温高密度的等离子体;高温区域的下方材料经历电子‑离子复合过程,发生熔融和再结晶,通过热传导加热融化上方材料,实现高效互融与连接;通过振镜控制激光按照指定路径焊接,形成稳固的连接界面。本发明通过长焦距振镜结合激光器的Burst模式实现高效热累积,实现不低于5mm深度的熔融泪滴结构,高效简单且实现高质量、高强度、高效率的焊接。
技术研发人员:贾贤石,付银芝,李凯,王聪,段吉安
受保护的技术使用者:中南大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/26
技术研发人员:贾贤石,付银芝,李凯,王聪,段吉安
技术所有人:中南大学
备 注:该技术已申请专利,仅供学习研究,如用于商业用途,请联系技术所有人。
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