[实用新型]一种水射流辅助激光化学刻蚀的装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及特种加工的应用领域，具体为一种水射流辅助激光化学刻蚀的装置。

背景技术：

随着材料工程学的发展，难加工材料逐渐成为机械加工领域的重点研究对象。科学地说，以材料的切削性能作为衡量标准，硬度＞HB250、强度σ＞1000MPa、伸长率＞80％、冲击值α＞0.98MJ/m²、导热系数k＜41.8的材料统称为难加工材料。难加工材料在各工程领域中备受青睐，这些领域有的需要在材料表面刻圆槽，有的需要在其表面蚀圆孔。但是，由于这些材料的高硬脆性，常规的车削、磨削、钻削等加工方式存在加工表面精度低、易断裂等缺陷，而采用微波、超声波等特种加工时，依然存在效率低下的缺点。

激光刻蚀与传统的加工方法相比，它是一种无接触、无切削力、热影响小、清洁和可进行特殊面加工的加工方法，激光刻蚀技术作为激光加工技术中常用的一种，它使得激光刻蚀难加工材料变成了现实，但是激光直接刻蚀难加工材料依然会存在各种各样的问题，譬如材料表面会存在比较严重的再铸层和不可避免的残余热应力和微裂纹，直接影响了材料的表面加工质量。

实用新型内容：

基于激光直接刻蚀难加工材料过程中存在的各种问题，本实用新型通过引入水射流技术，并借助化学腐蚀作用，以期去除难加工材料表面的熔渣、并降低再铸层厚度、减少热影响区等等，从而获得最好的加工表面质量。

本实用新型所述一种水射流辅助激光化学刻蚀的装置，该装置包括激光系统、水射流系统、化学系统，所述激光系统的激光束通过反射镜反射进入激光头，所述激光头还需要通入辅助气体氧气，所述辅助气体氧气与激光束经激光头共同射到材料上；所述水射流系统的水射流束由电动机驱动，所述电动机通过V带连接泵，所述泵通过水管吸入水箱中的清水并且与喷枪连接，所述喷枪的头部安装喷嘴，所述喷嘴的头部安装针头，所述针头喷出水射流束冲刷材料；所述化学系统的手摇轮通过转动来调节升降工作台的高度，所述升降工作台把材料送入到化学液体中腐蚀。

在本实用新型中，所述激光系统包括反射镜、激光束、辅助气体氧气、激光头，激光的电流强度为120～200A，脉冲宽度为0.4～1.8ms，脉冲重复频率为20～50HZ，离焦量为1～3mm，激光扫描速度为0.6～1.5mm/s，激光系统产生的激光束最终从激光头发出。

在本实用新型中，所述水射流系统中的水射流束与激光束的角度为5～80°，水射流束的直径为6～9mm，水射流束的流速通过泵的压力调节。

在本实用新型中，所述化学系统包括化学液体、升降工作台、手摇轮，材料的熔渣最后大部分都被化学液体腐蚀。

在本实用新型中，所述激光束和水射流束同时加工材料结束以后，转动升降工作台，已加工的材料会完全浸入化学液体中。

在本实用新型中，顺时针转动手摇轮，升降工作台向下移动，逆时针转动手摇轮，升降工作台向上移动。

在本实用新型中，所述化学溶液的浓度为40～80％。

本实用新型具有的有益效果：

(1)水射流装置非常简单，成本低，水射流压力小，对材料表面损伤小；

(2)水射流的冲刷作用能够减少一部分材料表面的熔渣、降低再铸层厚度；

(3)激光的高能量能够实现快速刻蚀材料，得到所需的凹槽；

(4)利用化学腐蚀作用，有效减少材料表面熔渣；

(5)利用激光、水射流、化学液体三者共同作用，能够获得良好的加工效果。

附图说明：

图1为本实用新型加工方法所需的装置结构图。

其中：1、固定工作台；2、化学液体3、升降工作台；4、材料；5、手摇轮；6、激光头；7、辅助气体氧气；8、激光束；9、反射镜；10、水射流束；11、针头；12、喷嘴；13、喷枪；14、泵；15、水管；16、水箱；17、V带；18、电动机

图2为本实用新型实施的一种水射流辅助激光化学刻蚀的流程图。

具体实施方式：

为了使本实用新型的技术方案能够更加清晰地表示出来，下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。