一種金屬材料激光打孔形狀的表征方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬材料激光打孔形狀的表征方法。
【背景技術】
[0002]激光打孔因為其加工速度快、效率高、經(jīng)濟效益好，且可以獲得較大的深徑比，與工件沒有直接接觸且熱影響區(qū)域小的特點，現(xiàn)已廣泛運用于各種精密加工過程中。但由于激光打孔的孔徑很小，而且打孔的過程中工藝、設備對孔質(zhì)量的影響，使得到的孔徑不是光滑的直孔，一般情況無法直接得到其孔徑的圖像，通常是將材料沿側(cè)壁切割并研磨拋光，以得到孔的剖面形狀。或者是采用多個薄片材料重疊并壓緊，然后對其進行打孔處理，分別測量各個薄片上下表面的孔徑并記錄其深度，最后將得到的數(shù)據(jù)進行函數(shù)擬合(一種觀察激光打孔硬脆性非金屬材料孔剖面形狀的方法，CN 101241002A)，從而得到激光打孔所要觀察材料的孔的形狀。
[0003]對于前一種方法，由于其在在切割和研磨、拋光過程中所需要的時間很長，而且這些加工的過程中會對材料產(chǎn)生很大的應力，可能導致材料本身發(fā)生變形以至于影響到孔本來的形狀，從而無法精確的將孔徑表征出來。對于后一種方法，由于材料選擇面較窄(只能針對硬脆性非金屬材料)，而在生活中激光打孔很大程度上應用在金屬材料的加工領域，所以無法采用該方法進行驗證，并且多個薄片的疊加會產(chǎn)生一定的誤差，影響實驗的準確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種金屬材料激光打孔形狀的表征方法，方便實用。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0006]一種金屬材料激光打孔形狀的表征方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一:將金屬材料表面進行平整光滑處理，然后利用激光器對處理好的金屬材料進彳T打孔；
[0008]步驟二:將已經(jīng)打孔的金屬材料放入坩禍中，然后再向坩禍中加入石蠟塊，再將坩禍放入馬弗爐內(nèi)，升溫至150攝氏度并保溫30分鐘后冷卻；
[0009]步驟三:將冷卻后的金屬塊取出并放入燒杯中，然后向其中加入濃度為6% -10%的鹽酸，待其反應至金屬完全溶解；
[0010]步驟四:將不溶于酸的石蠟固體取出，然后放至光鏡下觀察并拍照，最后采用多層次圖像擬合法得到激光打孔所要觀察材料內(nèi)孔徑的三維立體圖像。
[0011]進一步的，所述石蠟快的體積為金屬塊體積的5-8倍。
[0012]進一步的，所述多層次圖像擬合法為疊層法。
[0013]本發(fā)明的有益效果為:表征精確，后續(xù)沒有機械加工，故對孔徑的保存完好，避免了機械加工而對孔徑形狀的影響，而且避開了繁瑣的數(shù)學計算，避免了誤差，直接用三維圖，形象的將孔徑內(nèi)部表征出來了 ；不受材料的影響，所有的金屬材料都能采用本實驗所提出的方法來進行表征；測量時間短，相對與傳統(tǒng)的切割拋光工藝和數(shù)學計算，本發(fā)明所需要的時間遠遠的短于前兩者。
【具體實施方式】
[0014]取一金屬鐵塊，將金屬鐵塊表面拋光，以便隨后的激光打孔能夠順利的進行。然后再對其進行激光打孔，其孔徑直徑不到1mm。再將打孔后的金屬鐵塊放入坩禍中，并向其中加入石蠟塊(石蠟塊的體積為金屬塊的5-8倍，以便能將金屬塊完全浸入其中)再將坩禍放入馬弗爐內(nèi)，升溫至150攝氏度并保溫30分鐘后冷卻；將冷卻后的金屬塊取出，放入燒杯中，然后向其中加入濃度為6 % -10 %的鹽酸，待其反應至金屬完全溶解；隨后將不溶于酸的石蠟固體取出，放至顯微鏡下觀察并拍照，得到石蠟的端部和側(cè)部局部圖；然后采用疊層法得到石蠟的端部和側(cè)部的整體圖；并采用疊層法得到石蠟的端部和側(cè)部的邊緣圖。在通過疊層法得到石蠟塊旋轉(zhuǎn)120度后的側(cè)部圖、石蠟塊旋轉(zhuǎn)120度后的側(cè)部邊緣圖、石蠟塊旋轉(zhuǎn)240度后的側(cè)部圖以及石蠟塊旋轉(zhuǎn)240度后的側(cè)部邊緣圖。
[0015]根據(jù)采集到的石蠟的端部和側(cè)部圖可以明顯的觀察到孔徑的內(nèi)部形狀，得知激光打孔的內(nèi)表面并不是光滑的，且有很多的棱角，再結合石蠟塊旋轉(zhuǎn)120度后的側(cè)部圖、石蠟塊旋轉(zhuǎn)120度后的側(cè)部邊緣圖、石蠟塊旋轉(zhuǎn)240度后的側(cè)部圖以及石蠟塊旋轉(zhuǎn)240度后的側(cè)部邊緣圖，從不同的角度對石蠟塊進行觀測，更能全面且無遺漏的將整個石蠟塊的三維圖和邊緣圖展示出來，也就將激光打孔的孔徑無破壞和誤差的表征了出來。
[0016]本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種金屬材料激光打孔形狀的表征方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:將金屬材料表面進行平整光滑處理，然后利用激光器對處理好的金屬材料進行打孔； 步驟二:將已經(jīng)打孔的金屬材料放入坩禍中，然后再向坩禍中加入石蠟塊，再將坩禍放入馬弗爐內(nèi)，升溫至150攝氏度并保溫30分鐘后冷卻； 步驟三:將冷卻后的金屬塊取出并放入燒杯中，然后向其中加入濃度為6% -10%的鹽酸，待其反應至金屬完全溶解； 步驟四:將不溶于酸的石蠟固體取出，然后放至光鏡下觀察并拍照，最后采用多層次圖像擬合法得到激光打孔所要觀察材料內(nèi)孔徑的三維立體圖像。
2.如權利要求1所述的一種金屬材料激光打孔形狀的表征方法，其特征在于，所述石蠟快的體積為金屬塊體積的5-8倍。
3.如權利要求1所述的一種金屬材料激光打孔形狀的表征方法，其特征在于，所述多層次圖像擬合法為疊層法。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種金屬材料激光打孔形狀的表征方法，包括以下步驟：將金屬材料表面進行平整光滑處理，然后利用激光器對處理好的金屬材料進行打孔；將已經(jīng)打孔的金屬材料放入坩堝中，然后再向坩堝中加入石蠟塊，再將坩堝放入馬弗爐內(nèi)，升溫至150攝氏度并保溫30分鐘后冷卻；將冷卻后的金屬塊取出并放入燒杯中，然后向其中加入濃度為6％-10％的鹽酸，待其反應至金屬完全溶解；將不溶于酸的石蠟固體取出，然后放至光鏡下觀察并拍照，最后采用多層次圖像擬合法得到激光打孔所要觀察材料內(nèi)孔徑的三維立體圖像。本發(fā)明的有益效果為：方法簡單，可對多種金屬材料孔徑進行表征，避免了繁瑣的數(shù)學計算，減少了誤差。
【IPC分類】G01B11-24
【公開號】CN104634274
【申請?zhí)枴緾N201510026308
【發(fā)明人】朱遠志, 王適之, 彭富強
【申請人】北方工業(yè)大學, 北京送變電公司線路器材廠
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月20日