[实用新型]用于薄壁管材激光微加工的同轴水射流装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及薄壁管材激光微加工技术，尤其涉及一种用于薄壁管材激光微加工的同轴水射流装置。 

背景技术

在激光加工过程中引入同轴水射流来对切割的管材进行冷却和减少加工过程中的污染。引入同轴水射流对加工工件进行冷却时由于受到工件尚未切透部分的阻挡，使微水柱反溅，同时由于激光束对水流的加热，水气上升进入喷嘴内部，造成水珠和水气进入喷嘴装置内部，影响激光发生器的正常工作，同时冷凝后的水气形成水流会牵引聚焦矫直后的激光束 

偏离原轨迹，使得加工精度变差。

发明内容

本实用新型解决在激光微加工时水珠和水气充满同轴水射流装置的喷嘴内部造成加工精度劣化以及影响激光发生器正常工作等问题。 

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种同轴水射流装置。该装置包括：激光发生器；聚焦镜，将从激光发生器发出的激光束聚焦；保护镜，使透过聚焦镜的激光束进一步聚焦矫直, 并且保护镜与装置内壁密封耦合以防止水汽进入装置内部；喷嘴，输出经过聚焦矫直后的激光束用于加工；供水单元，在喷嘴外围提供与激光束同轴的冷却水辅助加工；以及高压辅助气体单元，通过与喷嘴连通的进气口在喷嘴内提供与激光束同轴的高压力的辅助气体，所述辅助气体从喷嘴中喷出以阻止水汽进入喷嘴内部。 

本实用新型的同轴水射流装置有效地解决了在加工时水珠和水气充满喷嘴内部造成加工精度劣化和激光发生器的正常工作受到影响的问题。 

附图说明

图1是现有技术同轴水射流装置的原理示意图；以及 

图2根据本实用新型一个实施例的同轴水射流装置；

图1中，1为激光发生器，2为激光束，3为聚焦镜，4为保护镜，5为工作台，6为水射流，7为工件，8为进水口，9为高压水供给单元；

图2中，10为进气口，11为高压辅助气体单元；

具体实施方式

以下将讨论本实用新型的各个较佳实施例。但本领域技术人员应当理解，此处的详细说明并不作为对本实用新型保护范围的限制，本实用新型还可通过以下各实施例的变型或其它等同方式得以实现。 

薄壁管材激光微加工的同轴水射流装置的原理如图1所示：在激光加工过程中引入与激光束同轴的冷却水辅助切割，采用将激光束聚焦后，在水柱维持稳定的范围内，将工件浸于其中对待加工的工件进行加工，使得激光能量积累和传导产生的热量被水带走，可以避免激光在对薄壁管材切割时的热损伤及灼热。同时激光的高温使水温上升，产生的气泡和加热液体的活动有助于熔渣的排出，提高加工质量。 

但是引入同轴水射流对加工工件进行冷却时由于受到工件尚未切透部分的阻挡，使微水柱反溅，同时由于激光束对水流的加热，水气上升进入喷嘴内部，造成水珠和水气进入喷嘴装置内部。 

因此，本实用新型提出了一种新的同轴水射流装置来解决上述问题。如图2所示，根据本实用新型一个实施例的同轴水射流装置包括：激光发生器1；聚焦镜3，将从激光发生器1发出的激光束聚焦；经过保护镜4，使透过聚焦镜3的激光束进一步聚焦矫直, 并且保护镜4与装置内壁密封耦合以防止水汽进入装置内部；喷嘴，输出经过聚焦矫直后的激光束用于加工；高压水供给单元9，在喷嘴外围提供与激光束同轴的冷却水辅助加工；以及高压辅助气体单元11，通过与喷嘴连通的进气口10在喷嘴内提供与激光束同轴的高压力的辅助气体，所述辅助气体从喷嘴中喷出以阻止水汽进入喷嘴内部。在本实用新型中，与激光束同轴的高压辅助气体的引入可以有效地防止水汽进入同轴水射流装置内。 

另外，在本实用新型的一个示例中，还可采用贴有ITO膜的保护镜装置。换言之，在保护镜上可以设置ITO膜防溅模块，这可以防止水汽在保护镜上凝结。 

ITO 是铟锡氧化物的英文缩写，它是一种透明的导电体，通常厚度只有几千埃，在所有透明导电体中，其具有物别优良的性能：高的可见光透过率，高的红外反射率，良好的机械强度和化学稳定性，用酸溶液等湿法刻蚀工艺能很容易形成一定的电极电路，制备相对比较容易等。由于ITO膜为透明导电体，ITO膜自身发热把凝结在保护镜上的水汽即可加热使之气化。