[發明專利]一種水導激光加工裝置及加工系統

有效

• 申請號: 201811507666.0
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109514081B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 張廣義;張文武;王玉峰;王恒
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B23K26/046
• 分類號: B23K26/046;B23K26/064;B23K26/70
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 王惠

本申請公開了一種水導激光加工裝置，屬于激光加工技術領域。本申請的水導激光加工裝置包括結構框架和激光傳輸管道；結構框架由上至下依次包括聚焦腔室、層流腔室和氣體腔室；聚焦腔室內固定有聚焦透鏡，激光傳輸管道的上端固定在聚焦腔室的底壁，激光傳輸管道的下端穿過層流腔室進入氣體腔室中；在層流腔室內，沿激光傳輸管道的周向固定有多個層流筒，每個層流筒的軸向方向與激光的傳播方向平行，層流筒上設有進液口和出液口，出液口與激光傳輸管道連通；氣體腔室的下端開設有水導激光出口。該裝置提高了激光的全反射效率以及激光與液體之間的耦合功率，從而得到了大功率耦合激光，提高了該激光的加工深度，使加工深度達到10mm以上。

技術領域

本申請涉及一種水導激光加工裝置及加工系統，屬于激光加工技術領域。

背景技術

水導激光加工技術是一種微細水射流引導激光進行加工的技術，由于激光在水中與空氣中的折射率不同，使水中傳播的激光在水束與空氣的界面上發生全反射而被限制在水束內，水束起導光纖維的作用。

現階段，專利CN108262556A中公開了一種大功率耦合水導激光加工裝置，該裝置包括液體腔室，窗口透鏡，液體腔室包括聚焦透鏡、支撐結構及液體縮流傳導裝置，液體縮流傳導裝置的內壁涂有全反射圖層，利用全反射涂層及旋轉水導激光的方法，提高了激光耦合功率，并且進一步拓展了激光加工的深度能力。專利CN108581224A中公開了一種旋轉式激光加工裝置及其應用、激光加工系統及方法，該裝置包括：支撐部和縮流傳導裝置，支撐部內通有與激光耦合的液體；縮流傳導裝置設置于支撐部的下方并與支撐部相連通；其中，縮流傳導裝置內設有液體腔室和封裝氣體層；封裝氣體層設置于液體腔室外；液體腔室的橫截面直徑沿激光的傳輸方向逐漸減小，并形成傳導端，傳導端的主軸與激光主光軸成銳角傾斜；縮流傳導裝置繞激光主光軸自轉，該專利中旋轉激光加工的方式改善加工深度。

然而，現有技術中的水導激光加工裝置，由于液體和激光進行耦合時，耦合功率還是比較低且激光的全反射效率也比較低，使得激光的輸出功率較低，因此激光的加工深度還是不能滿足一些場合的需求。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供一種水導激光加工裝置，該裝置提高了激光的全反射效率以及激光與液體之間的耦合功率，從而得到了大功率耦合激光，提高了該激光的加工深度，使加工深度達到10mm以上。

本申請提供的水導激光加工裝置，包括結構框架和激光傳輸管道；

所述結構框架由上至下依次包括聚焦腔室、層流腔室和氣體腔室；

所述聚焦腔室內沿激光的傳播方向固定有聚焦透鏡，所述激光傳輸管道的上端固定在所述聚焦腔室的底壁上，所述激光傳輸管道的下端穿過所述層流腔室進入所述氣體腔室中；

在所述層流腔室內，沿所述激光傳輸管道的周向固定有多個層流筒，每個所述層流筒的軸向與激光傳輸管道的軸向平行，所述層流筒上設有進液口和出液口，所述層流筒的出液口與所述激光傳輸管道連通；

所述氣體腔室的下端開設有水導激光出口。

可選地，每個所述層流筒內固定至少一個過濾網，所述過濾網位于所述層流筒的進液口和出液口之間，所述過濾網的周邊與所述層流筒的內周壁接觸。

可選地，所述層流筒內固定有兩個過濾網，分別為第一過濾網和第二過濾網，所述第一過濾網和第二過濾網沿所述層流筒的軸向方向間隔排列，所述第一過濾網和第二過濾網之間設置有海綿體。

可選地，所述層流筒內固定有第三過濾網，所述第三過濾網沿所述層流筒的軸向方向間隔設置在所述第二過濾網的下方，所述第二過濾網和第三過濾網之間設置有多根導流管。

可選地，所述激光傳輸管道內固定有窗口透鏡，所述窗口透鏡位于所述激光傳輸管道與所述層流筒出液口的連通處的上方。

可選地，所述聚焦透鏡可沿激光傳播方向在所述聚焦腔室內滑動。