一种水下激光加工的液层稳定装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术为一种水下激光加工的液层稳定装置，工件水槽顶面有开口，水平玻璃板覆盖于顶面开口，位于工件水槽内的顶面固定工件的工作台处于顶面开口下方。进、出水口的上缘与工件水槽顶面相切。进水在玻璃板底面和工件的上表面之间形成流动的液层。工作台为可调节升降工作台，以调节液层厚度。储水罐的底面与进水口的下缘处于同一水平面上，进水管与之连通，储水罐的容积大于工件水槽容积。玻璃板可推移至工件水槽顶面的一侧，以露出顶面开口，方便工件装卸。出水管经过滤器接入回收水槽，后者的泵将水回接储水罐。本装置玻璃板使液层稳定可调，提高激光加工质量；储水罐水面高度调控节液层水流速度，方便选择确定激光加工的参数。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及水下激光加工
，具体为一种水下激光加工的液层稳定装置。
技术介绍
激光加工是近年来得到长足发展并具有广阔应用前景的特种精密加工技术。激光细小、高能的光束能满足材料加工的所有基本需求，是宏观和亚微制造的有效工具，特别适用于特种材料加工。但激光加工不可避免地存在热损伤。尽管超短激光能减少对材料的热损伤，但存在低的材料移去率和高的光子花费的缺陷。近年来，学者们在不断进行减少热损伤的激光加工方法研究，其中，传统的水下激光加工方法是个较好的选择。水下激光加工的方式之一是用水或其它液体来辅助激光加工，工件浸没于液体下，使用溢流装置使工件上的液体流动形成液层，流动的液体将多余的热量带走。溢流装置形成的液层保护激光加工过程中的工件，还可以带走激光加工中产生的切屑和因高温产生的气泡，从而减少了对光路的扰动、阻隔，提高了激光的利用率。但目前水下激光加工装置在实际应用过程中有如下缺陷：1、工件浸在水槽内，其上的液层裸露在大气中。因为空气是柔性，无法约束水层厚度。另外激光切割加工过程中由于工作台加减速、机械结构的震动和空气流动等因素水面易产生波纹，激光穿透水层聚焦于工件表面，液层厚度的不确定和水面波动，对激光产生折射，使焦点位置产生漂移，造成切割质量变下降，甚至无法进行激光加工。2、工件表面液层水流的速度不能得到稳定的控制，水流速度是水下激光加工过程中影响工件加工质量的主要参数之一，现有的装>置无法准确调节水流速度，也无法使水流速度稳定。总之，目前水下激光加工装置的液层和水流速度调节稳定问题尚未解决，故具体操作时非常繁琐，浪费大量的时间和精力，也难以保证水下激光加工工艺的稳定性和提高加工质量。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种水下激光加工的液层稳定装置，工件水槽顶面有开口，其上覆盖玻璃板，水流在工件上表面和玻璃板底面之间形成厚度稳定的液层。水流冲走切屑和气泡，液层厚度均匀稳定，保证水下激光加工的质量。本技术设计的一种水下激光加工的液层稳定装置，包括工作台、工件水槽，工件水槽接有进水管和出水管，工作台置于工件水槽内，工件固定于工作台顶面；激光器的激光束经聚焦镜聚光于工件表面。本技术的工件水槽为顶面有开口的水槽，工作台置于工件水槽底部，工作台顶面为水平面，工作台处于工件水槽顶面开口的下方，工件水槽顶面开口的面积大于工作台顶面面积。玻璃板覆盖于本装置的工件水槽顶面开口，玻璃板为水平，进、出水口的上缘与工件水槽顶面相切。工件水槽的进、出水口分别连接进水管和出水管。进水管的水注入工件水槽，当水位高于出水管下缘即排出，在玻璃板底面和工件的上表面之间形成流动的液层。储水罐的底面与进水口的下缘处于同一水平面上，进水管的另一端与储水罐相连通，储水罐的容积大于工件水槽容积。所述工作台为可调节升降工作台。以调节工件上方液层厚度。进水口的下缘与上缘之间的距离为h，出水口的下缘与上缘之间的距离为d，d＜h。所述工件水槽为长方体水槽，其水平截面为长L、宽W的矩形，其顶面开口也为矩形，开口面积小于其水平截面。较佳方案为，开口为长Lk、宽W的矩形,Lk＝(1/3～2/3)L，且开口的中心与工件水槽顶面的中心重合。进、出水口位于工件水槽相对的两个侧面上，进水口为宽w1、高h的矩形，出水口为宽w2、高d的矩形，w1＝(1/3～2/3)W。w2＜w1。所述玻璃板为长L0、宽W0的矩形，W0＝W，Lk≤L0＜L,激光加工时玻璃板封盖工件水槽顶面开口，进水管注入水，在玻璃板和工件之间形成液层；激光加工完成后，玻璃板推移至工件水槽顶面的一侧，以露出工件水槽顶面开口，方便工件装卸。所述储水罐有显示液面高度的液面标尺，所述工件水槽上有显示工件表面高度的工件标尺，以便于调节。所述出水管经过滤器接入回收水槽，泵的吸水端处于回收水槽底部，出水端接入储水罐。本装置的水经过滤后回收循环使用。与现有技术相比，本技术一种水下激光加工的液层稳定装置的优点为：1、玻璃板限制液层使其厚度稳定，且消除液面的波动，提高激光加工的质量；2、本装置的进、出水口与工件上的液层相对，进水口注入的水流向对面的出水口，液层的水流速度方向稳定，经流体力学计算可知当储水罐水面高度一定时，液层的水流速度一定，故可通过调节控制储水罐的水面高度控制调节液层的水流速度，方便选择激光加工的其它参数；3、工作台为可调节的升降工作台，可方便地调节工件上的液层厚度；4、泵和回收水槽的设置使水可循环使用。附图说明图1为本水下激光加工的液层稳定装置实施例结构示意图；图2为本水下激光加工的液层稳定装置实施例无激光装置的储水罐和工件水槽部分的俯视示意图。图中标号为：1、储水罐，2、聚焦镜，3、激光束，4、玻璃板，5、出水管，6、过滤器，7，泵，8、回收水槽，9、工件水槽，10，可调节升降工作台，11、工件，12、基板，13、进水管。具体实施方式下面结合附图及具体实施方式对本技术一种水下激光加工的液层稳定装置进一步详细地说明。本水下激光加工的液层稳定装置实施例如图1和2所示，工件水槽9为顶面有开口的水槽，本例的工件水槽为长方体水槽，其水平截面为长L＝300mm、宽W＝200mm的矩形，其顶面开口为长Lk＝120mm、宽200mm的矩形，且开口的中心与工件水槽9顶面的中心重合，如图2所示。进、出水口位于工件水槽9相对的两个侧面上，进、出水口的上缘与工件水槽9顶面相切。进水口为宽w1＝120mm、高h＝＝10mm的矩形，出水口为宽w2＝60mm、高d＝5mm的矩形。工件水槽9的进、出水口分别连接有进水管13和出水管5。本例玻璃板4为长L0＝150mm、宽W0＝200mm的矩形，激光加工时玻璃板4封盖工件水槽9顶面开口，玻璃板4为水平，在玻璃板4和工件11之间形成厚度一定的水层；激光加工完成后玻璃板4推移至工件水槽9顶面一侧，露出工件水槽9顶面开口，方便工件装卸。工作台10置于工件水槽9底部，工作台10顶面为水平面，工作台10处于工件水槽9顶面开口的下方，工件水槽9顶面开口的面积大于工作台10顶面面积，工件11固定于工作台10顶面；本例工作台10为可调节升降工作台，其升降的高度差为50mm。激光器的激光束3经聚焦镜2聚光于工件11表面。进水管13的水注入工件水槽9，当水位高于出水口下缘即从出水管5排出，在玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下激光加工的液层稳定装置，包括工作台(10)、工件水槽(9)，所述工件水槽(9)接有进水管(13)和出水管(5)，工作台(10)置于工件水槽(9)内，工件(11)固定于工作台(10)顶面；激光器的激光束(3)经聚焦镜(2)聚光于工件(11)表面；其特征在于：所述工件水槽(9)为顶面有开口的水槽，工作台(10)置于工件水槽(9)底部，工作台(10)顶面为水平面，工作台(10)处于工件水槽(9)顶面开口的下方，工件水槽(9)顶面开口的面积大于工作台(10)顶面面积，玻璃板(4)覆盖于工件水槽(9)顶面开口，玻璃板(4)为水平；进、出水口的上缘与工件水槽(9)顶面相切，工件水槽(9)的进、出水口分别连接有进水管(13)和出水管(5)，进水管(13)的水注入工件水槽(9)，在玻璃板(4)底面和工件(11)的上表面之间形成流动的液层；储水罐(1)的底面与进水口的下缘处于同一水平面上，进水管(13)的另一端与储水罐(1)相连通。

【技术特征摘要】
1.一种水下激光加工的液层稳定装置，包括工作台(10)、工件水槽(9)，
所述工件水槽(9)接有进水管(13)和出水管(5)，工作台(10)置于工件
水槽(9)内，工件(11)固定于工作台(10)顶面；激光器的激光束(3)
经聚焦镜(2)聚光于工件(11)表面；其特征在于：
所述工件水槽(9)为顶面有开口的水槽，工作台(10)置于工件水槽
(9)底部，工作台(10)顶面为水平面，工作台(10)处于工件水槽(9)
顶面开口的下方，工件水槽(9)顶面开口的面积大于工作台(10)顶面面积，
玻璃板(4)覆盖于工件水槽(9)顶面开口，玻璃板(4)为水平；进、出水
口的上缘与工件水槽(9)顶面相切，工件水槽(9)的进、出水口分别连接
有进水管(13)和出水管(5)，进水管(13)的水注入工件水槽(9)，在玻
璃板(4)底面和工件(11)的上表面之间形成流动的液层；
储水罐(1)的底面与进水口的下缘处于同一水平面上，进水管(13)
的另一端与储水罐(1)相连通。
2.根据权利要求1所述的水下激光加工的液层稳定装置，其特征在于：
所述储水罐(1)的容积大于工件水槽(9)的容积。
3.根据权利要求1所述的水下激光加工的液层稳定装置，其特征在于：
所述进水口的下缘与上缘之间的距离为h，出水口的下缘与上缘之间的
距离为d，d＜h。
4.根据权利要求1所述的水下激光加工的液层稳定装置，其特征在于：
所述工作台(10)为可调节升降工作台...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛建冬，龙芋宏，鲍家定，童友群，冯唐高，刘鑫，刘清原，唐文斌，周嘉，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：广西;45