水刀引導(dǎo)式激光器是激光器技術(shù)和水流技術(shù)的混合技術(shù)。在這個(gè)獨(dú)一無(wú)二的激光切割工藝中,一個(gè)纖幼線(xiàn)狀水刀被用作光波導(dǎo),以使高功率激光射在工件上。與傳統(tǒng)激光切割工藝相比,這種方法的主要優(yōu)勢(shì)在于:(1)平行的側(cè)壁;(2)工件的低熱量輸入,歸功于工件在激光脈沖之間的冷卻恰好發(fā)生在它之前被加熱的位置;(3)熔融金屬及時(shí)排出,歸功于水刀的高動(dòng)量。相比與鋸切,這種技術(shù)切割金屬可以達(dá)到無(wú)毛刺效果,施加在工件上的機(jī)械壓力也小得多。
TNK~ETE4 lpHz*NZ0 水刀引導(dǎo)激光切割系統(tǒng)的圖示見(jiàn)圖1,其中使用的水刀是5至50兆帕的純?nèi)ルx子水和過(guò)濾水。噴嘴是由藍(lán)寶石或鉆石制成,以確保能夠產(chǎn)生長(zhǎng)而穩(wěn)定的水刀。激光束,通過(guò)光纖由激光器傳出,被校準(zhǔn),經(jīng)過(guò)擴(kuò)束器,然后集中穿過(guò)一個(gè)石英窗口,進(jìn)入噴嘴。耦合單元和平常的光纖耦合單元類(lèi)似,只除了噴嘴里的光亮度分布是平頂?shù),而且沒(méi)有高斯分布。當(dāng)激光進(jìn)入水刀中,光在空氣和水的接口處發(fā)生完全內(nèi)反。
iH[ .u{h b_xGCBC 在切割過(guò)程中,工件被固定在一個(gè)CNC工作臺(tái)上,在水刀引導(dǎo)的激光束下朝著一個(gè)方向移動(dòng)。光頭沿著與之垂直的方向移動(dòng),只有在為了適應(yīng)不同水壓下的不同噴嘴尺寸的各種工作距離時(shí),才有必要變動(dòng)工作臺(tái)和工件之間的距離。在切割過(guò)程中不會(huì)變動(dòng)。
R=u!RcvR [^GXHE= 五年多以來(lái),這一工具已經(jīng)在很多加工方面得到應(yīng)用。在這期間,與傳統(tǒng)激光切割技術(shù)相比,LMJ水刀引導(dǎo)激光器在工業(yè)應(yīng)用方面顯示出各種各樣的優(yōu)勢(shì)。
&Eqa y' 0R[onPU_vZ 通常,LMJ技術(shù)使用固體Nd:YAG紅外激光器(1064nm,50-200W)。紅外水刀引導(dǎo)激光器應(yīng)用在硅、陶瓷和硬金屬、立方氮化硼、錳鋅系磁芯以及金屬薄膜上有很高的效率。使用這一類(lèi)型的激光器可獲得優(yōu)于磨鋸方法8倍的切割速度。LMJ系統(tǒng)在諸如GaAs、GaN以及銅這樣的脆而難以機(jī)械加工的材料上具有很高的效率。
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