金属材料水导激光加工实验研究

发布时间：2021-09-24 18:48

　　金属材料的激光加工目前正向着低表面粗糙度、小热影响区及大深径比结构的趋势发展。新近发展了一种基于激光-水射流耦合原理的水导激光加工技术,本文阐述了水导激光加工技术的基本原理及其相对于传统激光加工方法的优势,基于激光-水射流耦合原理构建了一套水导激光加工设备,对多种金属材料进行了水导激光加工实验。利用超景深显微镜对加工工件表面进行了观测与分析,发现两种金属材料加工得到的盲孔边缘规则圆滑,切槽的边缘平直无毛刺,没有热影响区。实验结果说明对金属材料的水导激光精密加工具有可行性且有重要的应用价值。 

【文章来源】：光电工程. 2020,47(02)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

水导激光加工技术基本原理

水导激光加工系统中采用的是出光波长为532nm的Nd:YAG固体激光器，实验中采用的激光器参数如表1所示。激光依次通过扩束系统及聚焦系统后聚焦在喷嘴小孔附近，通过调整光路系统中的光学元件可以精准地调整激光束腰与喷嘴小孔的相对位置，使激光稳定地耦合进水射流中。根据观测相机测得的喷嘴附近的图像可以调整激光束腰位置与喷嘴小孔的X、Y方向的相对位置，通过观察激光焦点的大小可以调整激光束腰与喷嘴小孔的Z向位置。如果激光束腰位置与喷嘴小孔的位置没有对准，激光会把喷嘴小孔烧坏，图3(a)和图3(b)分别为损坏后与损坏前的喷嘴小孔的微观形貌。图3(a)中喷嘴小孔中的凸起为融化后的喷嘴材料，由于喷嘴小孔中的凸起破坏了水流道的外形，造成水射流无法保持稳定，不能再进行水导激光加工。为减少水中杂质对激光传播的衰减作用，供水系统的进水为去离子水，经由供水泵产生的高压水依次通过调压阀和稳压器后进入耦合模块，并从喷嘴小孔中喷出形成稳定的水射流。实验中采用的喷嘴小孔直径为100μm，由于高压水从喷嘴小孔中喷出时会产生缩流现象，实际产生的水射流直径约为喷嘴直径的83%[12]。

在水导激光加工实验中分别对C276哈氏合金板及SAE1070冷轧弹簧钢板进行了打孔、切槽与图案切割实验，实验参数如表1所示。为了观测加工后的工件表面形貌，使用Leica DVM6超景深显微镜对加工后的工件表面图像及三维形貌进行了测量。3 实验结果及分析

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]水导激光微细加工技术研究[D]. 李灵.哈尔滨工业大学 2008



本文编号：3408260