水下超声辅助激光加工装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种水下超声辅助激光加工装置，包括设于超声振动机构上的加工水槽以及设于加工水槽内的夹具，所述加工水槽一侧面上设有进水口，另一相对的侧面上设有出水口，所述出水口上设有可上、下调节加工水槽溢流高度的挡水板，所述加工水槽的溢流高度大于工件于夹具上的装夹高度；所述超声振动机构包括振动板和换能器，所述振动板安装于振簧组件上，所述振簧组件通过振动底座安装于阻水槽内，所述阻水槽设于集水槽内，所述换能器安装于振动板的底部。本实用新型专利技术既可以做流动水层加工实验，还可以做静水层加工实验，水层厚度调节方便。

Underwater Ultrasound-Assisted Laser Machining Device

The utility model discloses an underwater ultrasonic assisted laser processing device, which comprises a processing flume arranged on an ultrasonic vibration mechanism and a fixture arranged in a processing flume. The processing flume has a water inlet on one side and a water outlet on the other side. The water outlet is provided with a water baffle which can adjust the overflow height of the processing flume up and down. The overflow height is greater than the clamping height of the workpiece on the fixture; the ultrasonic vibration mechanism includes a vibration plate and a transducer, which are mounted on the vibration spring assembly, which is mounted in the water blocking tank through the vibration base, the water blocking tank in the water collecting tank, and the transducer is mounted at the bottom of the vibration plate. The utility model can be used not only for processing experiments of flowing water layer, but also for processing experiments of still water layer, and the thickness adjustment of water layer is convenient.

【技术实现步骤摘要】
水下超声辅助激光加工装置
本技术涉及激光制造与加工，具体为一种水下超声辅助激光加工装置。
技术介绍
激光加工对于一些高熔点、高硬度及高脆性等难加工材料(如陶瓷、硬质合金、单晶硅等)有其优越的加工特性，但激光加工会在工件表面产生再铸层、微裂纹和残余应力等缺陷而严重影响工件的疲劳强度。而水下激光加工能不仅能大大减少空气中激光加工的再铸层、微裂纹和残余应力等缺陷，同时还可提高深径比。其原因是流动水能防止熔渣溅射和毛刺从而减少再铸层，同时水的冷却作用能减少工件的热影响区；此外由于激光的作用会在水中产生空化泡，其急剧溃灭超声清洗的效果，起到加强冷却、抛出熔渣、冲刷加工表面的效果。超声振动也能有效的去除工件表面的加工产物，改善加工环境，减少再铸层厚度，细化焊缝、熔覆层组织晶粒；同时超声也能产生空化效应，并且能通过调节超声功率、频率等改变空化效果。目前复合激光加工实验装置存在的问题为：单纯流动水层的实验设备多是仅预留进、出水口，采用上盖固定水层高度的密闭圆柱体，若需要不同的水层高度还需更换不同的装置，较为繁琐；单纯的超声振动和静止液体辅助激光加工的实验比较常见，若要在超声振动平台上改变液层厚度较为困难。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术所要解决的技术问题是提出了一种在超声振动条件下能够调节出不同液层厚度以辅助激光加工的水下超声辅助激光加工装置。能够解决上述技术问题的水下超声辅助激光加工装置，其技术方案包括设于超声振动机构上的加工水槽以及设于加工水槽内的夹具，所不同的是所述加工水槽一侧面上设有进水口，另一相对的侧面上设有出水口，所述出水口设有可上、下调节加工水槽溢流高度的挡水板，所述加工水槽的溢流高度大于工件于夹具上的装夹高度。所述超声振动机构的一种结构包括振动板和换能器，所述振动板安装于四周均布的振簧组件上，所述振簧组件通过振动底座安装于阻水槽内，所述阻水槽设于集水槽内，所述换能器安装于振动板的底部。为使溢流水不进入阻水槽，所述振动板的尺寸大于阻水槽的槽口尺寸。所述振簧组件的一种结构包括固装于振动底座上的螺栓和套装于螺栓上的弹簧，所述螺栓穿过振动板并旋合有螺母，所述螺母压紧振动板于弹簧上。所述夹具的一种结构包括装夹底座，所述装夹底座上设有分别压紧在工件两端的压板，所述压板通过螺钉于装夹底座上安装就位。本技术的有益效果：1、本技术水下超声辅助激光加工装置既可以做流动水层加工实验，还可以做静水层加工实验，水层厚度调节方便。2、本技术根据溢流原理设计有可调节出不同水层厚度的加工水槽，从而解决了原技术方案中在超声振动板上更换水箱的问题。3、本技术通过阻水槽和集水槽的设计，有效防止了换能器的漏电和解决了溢流水的收集问题。附图说明图1为本技术一种实施方式的结构示意图。图2为图1实施方式的俯视图。图3为图2中的A-A剖视图。图号标识：1、加工水槽；2、工件；3、夹具；4、进水口；5、挡水板；6、换能器；7、振动板；8、振簧组件；9、集水槽；10、阻水槽；11、振动底座；12、装夹底座；13、压板；14、激光束；15、螺钉；16、出水孔。具体实施方式下面结合附图所示实施方式对本技术的技术方案作进一步说明。本技术水下超声辅助激光加工装置，其结构包括方体集水槽9、方体阻水槽10和方体加工水槽1以及超声振动机构，所述阻水槽10固设于集水槽9内的中央底部，所述超声振动机构设于阻水槽10内，所述加工水槽1设于超声振动机构上，加工水槽1内设有装夹工件2的夹具3，如图1、图2所示。所述超声振动机构包括方形振动板7、四套振簧组件8和换能器6，四套振簧组件8分别于阻水槽10内的四角处设置，所述振动板7于阻水槽10的槽口上方水平安装在四套振簧组件8上，振动板7与阻水槽10槽口间有间隔，方便换能器6的连接线与外界连接，振动板7的安装高度低于集水槽9的槽口，振动板7的长、宽尺寸大于阻水槽10槽口的长、宽尺寸，所述换能器6于振动板7的底部中央设置而悬空在阻水槽10内；各套振簧组件8包括螺栓和套装于螺栓上的弹簧，所述螺栓的下端固装于阻水槽10底部的振动底座11上，螺栓的上端穿出在振动板7的上方并旋合有螺母，拧紧螺母将振动板7压紧在弹簧上，如图1、图2所示。所述加工水槽1居中设于振动板7上，加工水槽1的槽口高于集水槽9的槽口，加工水槽1的左槽面底部设有位置低于集水槽9槽口的进水口4，加工水槽1空缺的右槽面处(作为加工水槽1的出水口)设有可上、下调节高度的挡水板5，所述挡水板5板顶的不同调节高度对应于加工水槽1内水的溢流高度，所述溢流高度至少要平齐于工件2的安装高度，加工水槽1溢流的水经振动板7流入集水槽9内，如图1、图2所示。所述夹具3于加工水槽1底部中央设置，包括扁平轻质的装夹底座12，所述装夹底座12顶部的中间位为工件2的装夹位，工件2的装夹方式为采用前、后的压板13，所述压板13用螺钉15安装于装夹底座12上，螺钉头沉于压板13内，如图1、图2、图3所示。本技术的运行方式为：1、水流通过进水口4流入加工水槽1内，调节挡水板5至所需要的高度，使得加工水槽1内的水流冒过装夹底座12上的工件2，从而获得实验所需要的不同水层厚度(1mm～10mm)。2、启动换能器6，换能器6带动振动板7上、下振动，换能器6的振动通过振动板7传递给工件2。3、打开加工水槽1上方的激光器，激光束14透过水流层照射到工件2的表面进行激光加工实验，水流冲刷加工区域，在冷却的同时带走熔渣，超声振动起到超声清洗的作用，使加工区域表面质量提高。4、加工水槽1溢出的水流经振动板7流入集水槽9，集水槽9中积攒的水经槽侧壁的出水孔16流出，阻水槽10隔开集水槽9中的水以保护换能器6及其连接线，防止漏电，使实验安全进行。5、实验结束后，先关闭激光器，接着关闭换能器6和进水口4，拧松压板13，拿取工件2观察加工质量。本技术可实现在超声振动条件下的水下激光加工，利用稳定流动的水层辅助激光加工，激光加工的熔渣被流动水流带走，流动水同时起到对加工区域进行冷却的效果，减少了再铸层、热影响区和微裂纹等缺陷，能够得到较好的表面质量，细化晶粒效果好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水下超声辅助激光加工装置，包括设于超声振动机构上的加工水槽(1)以及设于加工水槽(1)内的夹具(3)，其特征在于：所述加工水槽(1)一侧面上设有进水口(4)，另一相对的侧面上设有出水口，所述出水口上设有可上、下调节加工水槽(1)溢流高度的挡水板(5)，所述加工水槽(1)的溢流高度大于工件(2)于夹具(3)上的装夹高度。

【技术特征摘要】
1.水下超声辅助激光加工装置，包括设于超声振动机构上的加工水槽(1)以及设于加工水槽(1)内的夹具(3)，其特征在于：所述加工水槽(1)一侧面上设有进水口(4)，另一相对的侧面上设有出水口，所述出水口上设有可上、下调节加工水槽(1)溢流高度的挡水板(5)，所述加工水槽(1)的溢流高度大于工件(2)于夹具(3)上的装夹高度。2.根据权利要求1所述的水下超声辅助激光加工装置，其特征在于：所述超声振动机构包括振动板(7)和换能器(6)，所述振动板(7)安装于四周均布的振簧组件(8)上，所述振簧组件(8)通过振动底座(11)安装于阻水槽(10)内，所述阻水槽(10)设于集水槽(9)内，所述换能器...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙芋宏，焦辉，赵要武，刘清原，周嘉，黄宇星，杨林帆，
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