一种激光‑气水同轴射流的耦合头及水下激光加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于水下激光加工领域，具体公开了一种激光‑气水同轴射流的耦合头及水下激光加工装置，其包括同轴依次设置的激光调整装置、高压水腔壁和辅助气腔壁，传能光纤接头、准直透镜、聚焦透镜、激光窗口、水射流喷嘴和气水同轴射流喷嘴均位于该耦合头的轴线上，从传能光纤接头引入的激光束依次经过准直透镜和聚焦透镜后从激光窗口射出，与水射流形成光‑水耦合射流后，与气射流形成同轴射流并喷出，对被加工元件进行加工。本发明专利技术还公开了一种水下气水同轴射流辅助激光加工装置。本发明专利技术能够降低在水下对激光聚焦控制精度的要求，并能够隔离海水对激光束、高压射流水束及加工质量的影响，同时具有装置结构简单、成本低廉、易操作等优点。

A laser coupling head coaxial jet gas water and underwater laser processing device

The invention belongs to the field of laser processing underwater, a laser coupling head coaxial jet gas water and underwater laser processing device in particular, laser adjusting device, which comprises a coaxial arranged high-pressure water cavity wall and auxiliary gas cavity wall, energy transfer, optical fiber joint axis collimating lens, focusing lens, laser window water jet nozzle and water jet nozzle are positioned on the coaxial coupling head, from fiber joint the laser beam passes through the collimating lens and the focus lens is emitted from a laser window, and a water injection manifold into light water jet, the formation of the coaxial jet and jet and gas jet, on the machined components processing. The invention also discloses a kind of underwater gas water coaxial jet auxiliary laser processing device. The invention can reduce the requirement for controlling the accuracy of laser focusing under water, and can isolate the influence of seawater on the laser beam, the high-pressure jet water beam and the processing quality, and has the advantages of simple structure, low cost and easy operation.

【技术实现步骤摘要】
一种激光-气水同轴射流的耦合头及水下激光加工装置
本专利技术属于水下激光加工领域，更具体地，涉及一种激光-气水同轴射流的耦合头及水下激光加工装置，其能够将高能激光耦合入气水同轴射流，从而降低对激光加工聚焦精度控制的要求、提高加工质量。
技术介绍
激光加工已广泛应用于陆上的工件切割、钻孔、焊接、清洗、表面处理。在水下作业时，由于水环境的影响，激光加工设备的结构、控制乃至加工对象激光物质交互影响都较陆上激光加工设备和加工质量有很大区别。设备的水密性、运动控制的精度、设备的自身结构与重量、激光的传导与激光聚焦控制等等因素都为水下激光加工带来了难度。随着海洋开发、核电应用等水下作业环境的普及，水下激光加工应用的前景也越来越广泛。将激光加工技术与气水同轴射流技术进行融合为水下激光加工提供了可能。在美国专利US5977515中公布了一种具有激光焊枪水下激光加工系统。激光焊枪驱动机构改变激光束的激光发射位置；激光焊枪置于一端向外部环境开放的舱室；所述舱室的开放端与所述激光焊枪之间设置有用于防止水渗透的分隔壁。本专利技术虽然部分解决了水下激光加工设备的水密性问题，但存在着激光焦点控制难的问题。在日本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光‑气水同轴射流耦合头，其特征在于，其包括同轴依次设置的激光调整装置(13)、高压水腔壁(21)和辅助气腔壁(26)，所述激光调整装置(13)为两端密封的筒状结构，其内部设置有空腔(14)，该激光调整装置(13)一端的中心处设置有传能光纤接头(12)，另一端的中心处设置有激光窗口(22)，所述激光调整装置(13)内部还依次设置有准直透镜(15)和聚焦透镜(16)；所述高压水腔壁(21)套设在激光调整装置(13)的激光窗口(22)所在的一端，该高压水腔壁(21)与激光调整装置(13)之间形成高压水腔(20)，该高压水腔壁(21)的侧壁上设置有一高压水接头(10)用于引入增压后的纯水，所述高...

【技术特征摘要】
1.一种激光-气水同轴射流耦合头，其特征在于，其包括同轴依次设置的激光调整装置(13)、高压水腔壁(21)和辅助气腔壁(26)，所述激光调整装置(13)为两端密封的筒状结构，其内部设置有空腔(14)，该激光调整装置(13)一端的中心处设置有传能光纤接头(12)，另一端的中心处设置有激光窗口(22)，所述激光调整装置(13)内部还依次设置有准直透镜(15)和聚焦透镜(16)；所述高压水腔壁(21)套设在激光调整装置(13)的激光窗口(22)所在的一端，该高压水腔壁(21)与激光调整装置(13)之间形成高压水腔(20)，该高压水腔壁(21)的侧壁上设置有一高压水接头(10)用于引入增压后的纯水，所述高压水腔壁(21)底部的中心处设置有一水射流喷嘴(24)，用于射出高压射流水束(27)；所述辅助气腔壁(26)套设在高压水腔壁(21)外侧，该辅助气腔壁(26)内有一辅助气扫气腔(25)，在所述辅助气腔壁(26)的一侧还设置有辅助气接头(11)用于引入辅助气体，该辅助气腔壁(26)的底部中心为一气水同轴射流喷嘴(30)；所述传能光纤接头(12)、准直透镜(15)、聚焦透镜(16)、激光窗口(22)、水射流喷嘴(24)和射流喷嘴(30)均位于该耦合头的轴线上，从传能光纤接头(12)引入的激光束(18)依次经过准直透镜(15)和聚焦透镜(16)后从激光窗口(22)射出，并在水射流喷嘴(24)入口处与水射流耦合，光-水耦合后的水射流经辅助气扫气腔(25)在气水同轴射流喷嘴(30)处与气射流同轴喷出，并直达被加工元件(29)表面，对被加工元件(29)进行加工。2.如权利要求1所述的激光-气水同轴射流耦合头，其特征在于，所述激光调整装置(13)、高压水腔壁(21)和辅助气腔壁(26)之间均设置有水密装置，所述激光窗口(22)与激光调整装置(13)之间也设置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘炎，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42