[发明专利]高功率水导激光加工装置及系统

说明书

本申请公开了一种高功率水导激光加工装置及系统，属于激光加工技术领域，本申请提供的高功率水导激光加工装置包括：框架结构、激光传输管道；框架结构的上段形成含有聚焦透镜的聚焦腔室，框架结构的中段形成层流腔室，框架结构的下段形成气体腔室；激光传输管道的上端固定在聚焦腔室的底壁上，激光传输管道的下端穿过层流腔室进入气体腔室中；位于层流腔室中的激光传输管道的管壁上开设有导流口；层流腔室中设置有层流组件；气体腔室的下端开设有水导激光出口，水导激光出口位于激光传输管道的下方。该装置提高了激光的全反射效率以及激光与液体之间的耦合功率，从而得到了大功率耦合激光，提高了该激光的加工深度，使加工深度达到10mm以上。

技术领域

本申请涉及一种高功率水导激光加工装置及系统，属于激光加工技术领域。

背景技术

水导激光加工技术是一种微细水射流引导激光进行加工的技术，由于激光在水中与空气中的折射率不同，使水中传播的激光在水束与空气的界面上发生全反射而被限制在水束内，水束起导光纤维的作用。

现阶段，专利CN108262556A中公开了一种大功率耦合水导激光加工装置，该装置包括液体腔室，窗口透镜，液体腔室包括聚焦透镜、支撑结构及液体缩流传导装置，液体缩流传导装置的内壁涂有全反射图层，利用全反射涂层及旋转水导激光的方法，提高了激光耦合功率，并且进一步拓展了激光加工的深度能力。专利CN108581224A中公开了一种旋转式激光加工装置及其应用、激光加工系统及方法，该装置包括：支撑部和缩流传导装置，支撑部内通有与激光耦合的液体；缩流传导装置设置于支撑部的下方并与支撑部相连通；其中，缩流传导装置内设有液体腔室和封装气体层；封装气体层设置于液体腔室外；液体腔室的横截面直径沿激光的传输方向逐渐减小，并形成传导端，传导端的主轴与激光主光轴成锐角倾斜；缩流传导装置绕激光主光轴自转，该专利中旋转激光加工的方式改善加工深度。

然而，现有技术中的水导激光加工装置，由于液体和激光进行耦合时，耦合功率还是比较低且激光的全反射效率也比较低，使得激光的输出功率较低，因此激光的加工深度还是不能满足一些场合的需求。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种高功率水导激光加工装置，该装置提高了激光的全反射效率以及激光与液体之间的耦合功率，从而得到了大功率耦合激光，提高了该激光的加工深度，使加工深度达到10mm以上。

根据本申请的一方面提供的高功率水导激光加工装置，包括框架结构、激光传输管道；

所述框架结构自上而下依次包括聚焦腔室、层流腔室和气体腔室；

所述激光传输管道的上端固定在所述聚焦腔室的底壁上，所述激光传输管道的下端穿过所述层流腔室进入所述气体腔室中；

位于所述层流腔室中的所述激光传输管道的管壁上开设有导流口；

在所述层流腔室中所述激光传输管道外套设有层流组件，所述层流组件沿所述层流腔室的径向分布；

所述气体腔室的下端开设有水导激光出口，所述水导激光出口位于所述激光传输管道的下方。

可选地，所述层流组件包括至少一个环状过滤网，所述环状过滤网套设在所述激光传输管道外，且所述环状过滤网的顶端抵顶在所述层流腔室的顶壁上，所述环状过滤网的底端抵顶在所述层流腔室的底壁上。

可选地，所述层流组件包括海绵体以及多个所述环状过滤网，多个所述环状过滤网沿层流腔室的径向分布，所述海绵体填充在相邻的所述环状过滤网所形成的环形空间中。

可选地，所述聚焦透镜可沿激光传播方向在所述聚焦腔室内滑动。

可选地，所述激光传输管道内固定有窗口透镜，所述窗口透镜位于所述导流口的上方。

可选地，所述聚焦腔室和层流腔室之间设有导光腔室，所述激光传输管道依次穿过所述导光腔室、层流腔室进入所述气体腔室中。