一種水下激光加工的液層穩(wěn)定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水下激光加工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種水下激光加工的液層穩(wěn)定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光加工是近年來(lái)得到長(zhǎng)足發(fā)展并具有廣闊應(yīng)用前景的特種精密加工技術(shù)。激光細(xì)小、高能的光束能滿足材料加工的所有基本需求，是宏觀和亞微制造的有效工具，特別適用于特種材料加工。
[0003]但激光加工不可避免地存在熱損傷。盡管超短激光能減少對(duì)材料的熱損傷，但存在低的材料移去率和高的光子花費(fèi)的缺陷。近年來(lái)，學(xué)者們?cè)诓粩噙M(jìn)行減少熱損傷的激光加工方法研究，其中，傳統(tǒng)的水下激光加工方法是個(gè)較好的選擇。水下激光加工的方式之一是用水或其它液體來(lái)輔助激光加工，工件浸沒(méi)于液體下，使用溢流裝置使工件上的液體流動(dòng)形成液層，流動(dòng)的液體將多余的熱量帶走。溢流裝置形成的液層保護(hù)激光加工過(guò)程中的工件，還可以帶走激光加工中產(chǎn)生的切肩和因高溫產(chǎn)生的氣泡，從而減少了對(duì)光路的擾動(dòng)、阻隔，提高了激光的利用率。
[0004]但目前水下激光加工裝置在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中有如下缺陷:1、工件浸在水槽內(nèi)，其上的液層裸露在大氣中。因?yàn)榭諝馐侨嵝裕瑹o(wú)法約束水層厚度。另外激光切割加工過(guò)程中由于工作臺(tái)加減速、機(jī)械結(jié)構(gòu)的震動(dòng)和空氣流動(dòng)等因素水面易產(chǎn)生波紋，激光穿透水層聚焦于工件表面，液層厚度的不確定和水面波動(dòng)，對(duì)激光產(chǎn)生折射，使焦點(diǎn)位置產(chǎn)生漂移，造成切割質(zhì)量變下降，甚至無(wú)法進(jìn)行激光加工。2、工件表面液層水流的速度不能得到穩(wěn)定的控制，水流速度是水下激光加工過(guò)程中影響工件加工質(zhì)量的主要參數(shù)之一，現(xiàn)有的裝置無(wú)法準(zhǔn)確調(diào)節(jié)水流速度，也無(wú)法使水流速度穩(wěn)定。
[0005]總之，目前水下激光加工裝置的液層和水流速度調(diào)節(jié)穩(wěn)定問(wèn)題尚未解決，故具體操作時(shí)非常繁瑣，浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力，也難以保證水下激光加工工藝的穩(wěn)定性和提高加工質(zhì)量。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種水下激光加工的液層穩(wěn)定裝置，工件水槽頂面有開(kāi)口，其上覆蓋玻璃板，水流在工件上表面和玻璃板底面之間形成厚度穩(wěn)定的液層。水流沖走切肩和氣泡，液層厚度均勻穩(wěn)定，保證水下激光加工的質(zhì)量。
[0007]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種水下激光加工的液層穩(wěn)定裝置，包括工作臺(tái)、工件水槽，工件水槽接有進(jìn)水管和出水管，工作臺(tái)置于工件水槽內(nèi)，工件固定于工作臺(tái)頂面;激光器的激光束經(jīng)聚焦鏡聚光于工件表面。本實(shí)用新型的工件水槽為頂面有開(kāi)口的水槽，工作臺(tái)置于工件水槽底部，工作臺(tái)頂面為水平面，工作臺(tái)處于工件水槽頂面開(kāi)口的下方，工件水槽頂面開(kāi)口的面積大于工作臺(tái)頂面面積。玻璃板覆蓋于本裝置的工件水槽頂面開(kāi)口，玻璃板為水平，進(jìn)、出水口的上緣與工件水槽頂面相切。工件水槽的進(jìn)、出水口分別連接進(jìn)水管和出水管。進(jìn)水管的水注入工件水槽，當(dāng)水位高于出水管下緣即排出，在玻璃板底面和工件的上表面之間形成流動(dòng)的液層。
[0008]儲(chǔ)水罐的底面與進(jìn)水口的下緣處于同一水平面上，進(jìn)水管的另一端與儲(chǔ)水罐相連通，儲(chǔ)水罐的容積大于工件水槽容積。
[0009]所述工作臺(tái)為可調(diào)節(jié)升降工作臺(tái)。以調(diào)節(jié)工件上方液層厚度。
[0010]進(jìn)水口的下緣與上緣之間的距離為h，出水口的下緣與上緣之間的距離為d，d<h。[0011 ]所述工件水槽為長(zhǎng)方體水槽，其水平截面為長(zhǎng)L、寬W的矩形，其頂面開(kāi)口也為矩形，開(kāi)口面積小于其水平截面。較佳方案為，開(kāi)口為長(zhǎng)Lk、寬W的矩形，Lk=(l/3?2/3)L，且開(kāi)口的中心與工件水槽頂面的中心重合。
[0012]進(jìn)、出水口位于工件水槽相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上，進(jìn)水口為寬W1、高h(yuǎn)的矩形，出水口為寬 W2、高d的矩形，WI= (1/3 ?2/3)lw2<wi。
[0013]所述玻璃板為長(zhǎng)Lo、寬Wo的矩形，Wo = W，Lk< Lo<L，激光加工時(shí)玻璃板封蓋工件水槽頂面開(kāi)口，進(jìn)水管注入水，在玻璃板和工件之間形成液層;激光加工完成后，玻璃板推移至工件水槽頂面的一側(cè)，以露出工件水槽頂面開(kāi)口，方便工件裝卸。
[0014]所述儲(chǔ)水罐有顯示液面高度的液面標(biāo)尺，所述工件水槽上有顯示工件表面高度的工件標(biāo)尺，以便于調(diào)節(jié)。
[0015]所述出水管經(jīng)過(guò)濾器接入回收水槽，栗的吸水端處于回收水槽底部，出水端接入儲(chǔ)水罐。本裝置的水經(jīng)過(guò)濾后回收循環(huán)使用。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型一種水下激光加工的液層穩(wěn)定裝置的優(yōu)點(diǎn)為:1、玻璃板限制液層使其厚度穩(wěn)定，且消除液面的波動(dòng)，提高激光加工的質(zhì)量;2、本裝置的進(jìn)、出水口與工件上的液層相對(duì)，進(jìn)水口注入的水流向?qū)γ娴某鏊?，液層的水流速度方向穩(wěn)定，經(jīng)流體力學(xué)計(jì)算可知當(dāng)儲(chǔ)水罐水面高度一定時(shí)，液層的水流速度一定，故可通過(guò)調(diào)節(jié)控制儲(chǔ)水罐的水面高度控制調(diào)節(jié)液層的水流速度，方便選擇激光加工的其它參數(shù);3、工作臺(tái)為可調(diào)節(jié)的升降工作臺(tái)，可方便地調(diào)節(jié)工件上的液層厚度;4、栗和回收水槽的設(shè)置使水可循環(huán)使用。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本水下激光加工的液層穩(wěn)定裝置實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本水下激光加工的液層穩(wěn)定裝置實(shí)施例無(wú)激光裝置的儲(chǔ)水罐和工件水槽部分的俯視示意圖。
[0019]圖中標(biāo)號(hào)為:
[0020]1、儲(chǔ)水罐，2、聚焦鏡，3、激光束，4、玻璃板，5、出水管，6、過(guò)濾器，7，栗，8、回收水槽，9、工件水槽，1，可調(diào)節(jié)升降工作臺(tái)，11、工件，12、基板，13、進(jìn)水管。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型一種水下激光加工的液層穩(wěn)定裝置進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
[0022]本水下激光加工的液層穩(wěn)定裝置實(shí)施例如圖1和2所示，工件水槽9為頂面有開(kāi)口的水槽，本例的工件水槽為長(zhǎng)方體水槽，其水平截面為長(zhǎng)L = 300mm、寬W= 200mm的矩形，其頂面開(kāi)口為長(zhǎng)Lk= 120mm、寬200mm的矩形，且開(kāi)口的中心與工件水槽9頂面的中心重合，如圖2所示。