液体喷射又称为水喷射引导的激光技术已有30多年的历史了,但在其他应用更广泛的激光技术中,似乎仍然是一个奇特的存在。最近有些单位进行了大量的技术开发工作,以努力将液体喷射导向激光器的范围扩展,逐渐实现24/7的工业应用中。已经成功开发了激光头和激光耦合方法,可以使用现代的高性能光纤激光源,并有效地将数千瓦的功率释放到微小的水刀中。此外,该技术的操作和维护程序已大大简化,提供了用户友好的体验。
laser microjet(lmj)是一种混合加工方法,将激光与“细细的”水射流结合在一起,该水射流通过全内反射以与常规光纤类似的方式精确地引导激光束。水刀不断冷却切割区并有效清除碎屑。作为“冷,清洁和受控的激光器”,lmj技术解决了与干激光器相关的重大问题,例如热损伤,污染,变形,碎屑沉积,氧化,微裂纹和锥度。
常规激光束与microjet激光束的比较 左:由于光束发散,常规的聚焦激光束的工作距离有限,一般仅为几毫米甚至几分之一毫米。这不仅需要精确的聚焦和距离控制,而且还限制了切缝宽度与深度的比率(limits the ratio of kerf width to depth)。 右:lmj技术采用在空气-水界面处完全反射的激光束。光束传输距离长达10 cm的距离,从而实现平行的高纵横比切缝(enabling parallel high aspect ratio kerfs)。无需聚焦或距离控制(no focusing or distance control is required)。
主要的核心部件: 激光器:
二极管泵浦固态脉冲nd:yag激光器,其脉冲持续时间在微秒或纳秒范围内,工作于1064 nm或532 nm;
平均激光功率范围为20 w至400 w。
水流要求
去离子纯水和过滤水;
喷射的水流直径非常细,耗水量低:约为每小时10升(50 -800 bar压力下);
施加的合力可以忽略不计(<0.1 n)。
喷嘴的要求
由蓝宝石或钻石制成的喷嘴,使用超硬材料可以实现长期的稳定的水射流;
直径范围:20-100 µm。
“水刀”和激光在切割方面本身就各自有优势,用微流引导激光应该是较为实用的一种方法。曾经还有液态纤芯的光纤,尽管也由于自身的问题,没有真正找到应用,但是固(实芯光纤)、液(液体纤芯)、气(空芯光纤)的形态给工业提供了更多的应用选择!
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