1.一种涡轮叶片冷却孔的超快激光制备装置,其特征在于:包括光束扫描系统,加工实时观测系统以及控制系统;
上述束扫描系统沿着光路依次设置使用皮秒激光器、光束偏振调制系统、转折透镜、聚焦透镜、待加工工件,待加工工件通过夹持装置固定于六自由度平移台上,辅助吹气装置位于聚焦透镜与转折透镜之间;
上述加工实时观测系统为ccd,ccd的设置为与光路同轴,位于转折透镜正上方;
上述皮秒激光器、六自由度平移台,ccd均连接到控制系统,上述控制系统用于接收加工实时观测系统传输的影像数据;
上述光束扫描系统与加工实时观测系统均固定于光学平台的同一平面上。
2.一种皮秒激光精确制备涡轮叶片冷却孔的方法,其特征在于,包括以下步骤:
根据所加工材料对于激光各波段的吸收率的不同,在355nm-1064nm的范围内选择代加工工件材料所具有较高吸收率的激光波长;根据所加工冷却孔的入口平面与激光光束所呈角度,本着激光偏振方向始终垂直于孔壁的原则,高斯光束偏振态会影响冷却孔出口的形状,即线偏振会呈现椭圆形,圆偏振会呈现正圆形;根据实际加工要求,即出口为椭圆形或圆形,选择不同的偏振片,来调整激光为圆偏振激光光束或者线偏振激光光束;
调整激光光束焦平面与ccd摄像焦平面于同一平面,共同聚焦于待加工工件表面;激光与材料相互作用过程中反射的光线通过相机的镜头透射到同轴ccd系统上,整个激光辐照过程中同步采集加工表面的影像,进行加工过程的实时观测;
加工冷却孔时的皮秒激光以及六自由度平移台加工工艺参数如下:皮秒激光脉冲宽度为10-20ps,功率为1-20w,波长为355nm-1064nm,扫描方式为同心圆扫扫描或者螺旋线扫描,根据所加工冷却孔的半径,设置扫描线的最小半径与最大半径,范围均0-0.8mm,六自由度平移台的步进速度为0.2~0.8mm/s,激光辐照的重复率为50%-80%,以旋转10~80圈绘制一个完整的螺旋路径,设置为一次子流程;
根据每个子流程烧蚀材料的厚度,在每次子流程运行过程中匀速结束时使得激光聚焦焦点下降0.05-0.3mm,根据所加工的冷却孔需要深度所加整个激光辐照加工流程由2-5个子流程组成,从而实现冷却孔制备;
整个冷却孔加工过程中添加吹辅助气装置,通过同轴吹辅助气装置,施加氮气或者氩气作为辅助保护气体,施加辅助气体压力为0.2~0.6mpa。