一种金属材料激光打孔形状的表征方法.pdf

本发明涉及一种金属材料激光打孔形状的表征方法，包括以下步骤：将金属材料表面进行平整光滑处理，然后利用激光器对处理好的金属材料进行打孔；将已经打孔的金属材料放入坩埚中，然后再向坩埚中加入石蜡块，再将坩埚放入马弗炉内，升温至150摄氏度并保温30分钟后冷却；将冷却后的金属块取出并放入烧杯中，然后向其中加入浓度为6％-10％的盐酸，待其反应至金属完全溶解；将不溶于酸的石蜡固体取出，然后放至光镜下观察并拍照，最后采用多层次图像拟合法得到激光打孔所要观察材料内孔径的三维立体图像。本发明的有益效果为：方法简单，可对多种金属材料孔径进行表征，避免了繁琐的数学计算，减少了误差。

权利要求书
1.  一种金属材料激光打孔形状的表征方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将金属材料表面进行平整光滑处理，然后利用激光器对处理好的 金属材料进行打孔；
步骤二：将已经打孔的金属材料放入坩埚中，然后再向坩埚中加入石蜡块， 再将坩埚放入马弗炉内，升温至150摄氏度并保温30分钟后冷却；
步骤三：将冷却后的金属块取出并放入烧杯中，然后向其中加入浓度为 6％-10％的盐酸，待其反应至金属完全溶解；
步骤四：将不溶于酸的石蜡固体取出，然后放至光镜下观察并拍照，最后 采用多层次图像拟合法得到激光打孔所要观察材料内孔径的三维立体图像。

2.  如权利要求1所述的一种金属材料激光打孔形状的表征方法，其特征在 于，所述石蜡快的体积为金属块体积的5-8倍。

3.  如权利要求1所述的一种金属材料激光打孔形状的表征方法，其特征在 于，所述多层次图像拟合法为叠层法。

说明书一种金属材料激光打孔形状的表征方法
技术领域
本发明涉及一种金属材料激光打孔形状的表征方法。
背景技术
激光打孔因为其加工速度快、效率高、经济效益好，且可以获得较大的深 径比，与工件没有直接接触且热影响区域小的特点，现已广泛运用于各种精密 加工过程中。但由于激光打孔的孔径很小，而且打孔的过程中工艺、设备对孔 质量的影响，使得到的孔径不是光滑的直孔，一般情况无法直接得到其孔径的 图像，通常是将材料沿侧壁切割并研磨抛光，以得到孔的剖面形状。或者是采 用多个薄片材料重叠并压紧，然后对其进行打孔处理，分别测量各个薄片上下 表面的孔径并记录其深度，最后将得到的数据进行函数拟合(一种观察激光打 孔硬脆性非金属材料孔剖面形状的方法，CN 101241002A)，从而得到激光打孔 所要观察材料的孔的形状。
对于前一种方法，由于其在在切割和研磨、抛光过程中所需要的时间很长， 而且这些加工的过程中会对材料产生很大的应力，可能导致材料本身发生变形 以至于影响到孔本来的形状，从而无法精确的将孔径表征出来。对于后一种方 法，由于材料选择面较窄(只能针对硬脆性非金属材料)，而在生活中激光打孔 很大程度上应用在金属材料的加工领域，所以无法采用该方法进行验证，并且 多个薄片的叠加会产生一定的误差，影响实验的准确性。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属材料激光打孔形状的表征方法，方便实用。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种金属材料激光打孔形状的表征方法，包括以下步骤：
步骤一：将金属材料表面进行平整光滑处理，然后利用激光器对处理好的 金属材料进行打孔；
步骤二：将已经打孔的金属材料放入坩埚中，然后再向坩埚中加入石蜡块， 再将坩埚放入马弗炉内，升温至150摄氏度并保温30分钟后冷却；
步骤三：将冷却后的金属块取出并放入烧杯中，然后向其中加入浓度为 6％-10％的盐酸，待其反应至金属完全溶解；
步骤四：将不溶于酸的石蜡固体取出，然后放至光镜下观察并拍照，最后 采用多层次图像拟合法得到激光打孔所要观察材料内孔径的三维立体图像。
进一步的，所述石蜡快的体积为金属块体积的5-8倍。
进一步的，所述多层次图像拟合法为叠层法。
本发明的有益效果为：表征精确，后续没有机械加工，故对孔径的保存完 好，避免了机械加工而对孔径形状的影响，而且避开了繁琐的数学计算，避免 了误差，直接用三维图，形象的将孔径内部表征出来了；不受材料的影响，所 有的金属材料都能采用本实验所提出的方法来进行表征；测量时间短，相对与 传统的切割抛光工艺和数学计算，本发明所需要的时间远远的短于前两者。
具体实施方式
取一金属铁块，将金属铁块表面抛光，以便随后的激光打孔能够顺利的进 行。然后再对其进行激光打孔，其孔径直径不到1mm。再将打孔后的金属铁块 放入坩埚中，并向其中加入石蜡块(石蜡块的体积为金属块的5-8倍，以便能 将金属块完全浸入其中)再将坩埚放入马弗炉内，升温至150摄氏度并保温30 分钟后冷却；将冷却后的金属块取出，放入烧杯中，然后向其中加入浓度为 6％-10％的盐酸，待其反应至金属完全溶解；随后将不溶于酸的石蜡固体取出， 放至显微镜下观察并拍照，得到石蜡的端部和侧部局部图；然后采用叠层法得 到石蜡的端部和侧部的整体图；并采用叠层法得到石蜡的端部和侧部的边缘图。 在通过叠层法得到石蜡块旋转120度后的侧部图、石蜡块旋转120度后的侧部 边缘图、石蜡块旋转240度后的侧部图以及石蜡块旋转240度后的侧部边缘图。
根据采集到的石蜡的端部和侧部图可以明显的观察到孔径的内部形状，得 知激光打孔的内表面并不是光滑的，且有很多的棱角，再结合石蜡块旋转120 度后的侧部图、石蜡块旋转120度后的侧部边缘图、石蜡块旋转240度后的侧 部图以及石蜡块旋转240度后的侧部边缘图，从不同的角度对石蜡块进行观测， 更能全面且无遗漏的将整个石蜡块的三维图和边缘图展示出来，也就将激光打 孔的孔径无破坏和误差的表征了出来。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其 他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请 相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。