一种激光水下侧壁加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光微加工技术领域，具体涉及一种激光水下侧壁加工装置。
【背景技术】
[0002]激光技术是20世纪中一项重大科技成果，随着时代的发展激光正积极地向传统制造技术中的很多工艺过程中渗透。激光先进制造与加工技术大大推动了整个制造技术的迅速发展。由于激光具有高亮度、方向性强、单色性与相干性好的优点，在加工与制造领域展现了高效、高精度、高质量的特点。激光加工技术在汽车、微电子、钢铁冶金、航空航天等领域得到了广泛的应用。
[0003]在激光加工过程中材料会产生热影响区，并在加工区域形成重铸层，这些都会降低加工质量，影响最终零件的使用寿命。激光水下加工利用水溶液的持续冷却，以及特殊溶液的热化学作用可以减少热影响区和重铸层。因此激光水下加工作为一种有效提高加工质量的方法得到了广泛的关注与研究。目前激光水下加工多采用材料与液面水平放置，激光垂直入射。在加工过程中溶液存在喷溅现象，并且激光加工中溶液气化形成的气泡影响材料对激光能量的吸收。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种激光水下侧壁加工装置，不存在喷溅现象，降低了气泡对激光的影响，实现水层厚度的准确调节，方便观察。
[0005]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0006]—种激光水下加工装置，包括安装在工作台9上的实验装置8，工作台9和计算机10连接，从激光器I发出的激光依次经过快门2、衰减器3、光阑4、棱镜5分成两路，一路激光通过聚焦透镜7达到实验装置8上，另一路激光达到功率计6。
[0007]所述的实验装置8包括和工作台9螺栓连接的液体容器8-3，液体容器8-3的顶部连接有顶盖8-1，液体容器8-3的底部通过卡槽连接有调节座8-4，材料样片粘接在调节座8-4侧端面，液体容器8-3的侧壁设有带有石英窗口 8-6的端盖8-5，石英窗口 8-6和端盖8-5之间设有橡胶密封圈8-2，激光加工过程中溶液产生的气泡向液面漂浮，与透过石英窗口 8-6照射在材料样片上的激光入射方向垂直。
[0008]所述的液体容器8-3、调节座8-4采用有机玻璃制作而成。
[0009]本发明的优点:I)由于液体容器8-3侧壁都是充满水的，因此加工过程中不存在喷溅现象;2)激光加工过程中溶液产生的气泡向液面漂浮，与激光入射方向垂直，降低了气泡对激光的影响，增大了实验材料对激光的吸收效率;3)液体容器8-3对材料的安装与溶液的盛放简单，可实现水层厚度的准确调节，方便加工过程中观察。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的结构示意图。
[0011]图2-1是实验装置8的主视图，图2-2是实验装置8的侧视图。
[0012]图3-1为大气环境下微孔形貌，图3-2为水溶液环境下微孔形貌。
[0013]图4是水溶液环境下孔底形貌图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0015]参见图1，一种激光水下加工装置，包括安装在工作台9上的实验装置8，工作台9和计算机10连接，从激光器I发出的激光依次经过快门2、衰减器3、光阑4、棱镜5分成两路，一路激光通过聚焦透镜7达到实验装置8上，另一路激光达到功率计6。
[0016]参见图2-1、图2-2，所述的实验装置8包括和工作台9螺栓连接液体容器8-3，液体容器8-3的顶部连接有顶盖8-1，液体容器8-3的底部通过卡槽连接有调节座8-4，材料样片粘接在调节座8-4侧端面，液体容器8-3的侧壁设有带有石英窗口 8-6的端盖8-5，石英窗口8-6和端盖8-5之间设有橡胶密封圈8-2，激光加工过程中溶液产生的气泡向液面漂浮，与透过石英窗口 8-6照射在材料样片上的激光入射方向垂直。
[0017]所述的液体容器8-3、调节座8-4采用有机玻璃制作而成。
[0018]本发明的工作原理为:激光器I发出需要参数的激光，快门2通过光路的通断控制激光的脉冲数，调整衰减器3能够调节激光能量的大小，光阑4能够调整激光的光斑大小。激光通过棱镜5—路用功率计6检测功率，另一路经过聚焦透镜7将激光束聚焦。聚焦后的激光照射在装有实验材料的实验装置8中，计算机10能够调整工作台9的位置。
[0019]实验装置8的工作过程为:使用时首先打开顶盖8-1，取出调节座8-4并将材料样片粘接在调节座8-4侧端面上，通过螺纹可以调节材料样片距离石英窗口 8-6的距离，从而控制水层厚度;然后将调节座8-4放入液体容器8-3的卡槽中，拧紧带有石英窗口 8-6的端盖8-5，通过橡胶密封圈8-2保证液体容器8-3的密封性;最后将水溶液倒入液体容器8-3中，放回顶盖8-1，利用背面的螺纹孔把液体容器8-3和工作台9连接，由于液体容器8-3、调节座8-4采用有机玻璃制作而成，方便实验中实时观察加工情况。激光加工过程中溶液产生的气泡向液面漂浮，与透过石英窗口8-6的激光入射方向垂直，降低了气泡对激光的影响，增大了实验材料对激光的吸收效率。
[0020]为了对比效果，将镍基合金718在不同环境下相同参数进行激光微孔加工。参见图3-1、图3-2，可以看出大气环境下的孔周围存在明显热影响区，孔边缘及孔底存在大量重铸层。而水溶液环境下的孔整体形貌较好，热影响区明显减少。通过图4可以看出激光水下侧壁加工的孔底重铸层基本被去除。
【主权项】
1.一种激光水下加工装置，包括安装在工作台(9)上的实验装置(8)，工作台(9)和计算机(10)连接，从激光器(1)发出的激光依次经过快门(2)、衰减器(3)、光阑(4)、棱镜(5)分成两路，一路激光通过聚焦透镜(7)达到实验装置(8)上，另一路激光达到功率计(6)，其特征在于: 所述的实验装置(8)包括和工作台(9)螺栓连接液体容器(8-3)，液体容器(8-3)的顶部连接有顶盖(8-1)，液体容器(8-3)的底部通过卡槽连接有调节座(8-4)，材料样片粘接在调节座(8-4)侧端面，液体容器(8-3)的侧壁设有带有石英窗口(8-6)的端盖(8-5)，石英窗口(8-6)和端盖(8-5)之间设有橡胶密封圈(8-2)，激光加工过程中溶液产生的气泡向液面漂浮，与透过石英窗口(8-6)照射在材料样片上的激光入射方向垂直。2.根据权利要求1所述的一种激光水下加工装置，其特征在于:所述的液体容器(8-3)、调节座(8-4)采用有机玻璃制作而成。
【专利摘要】一种激光水下加工装置，包括安装在工作台上的实验装置，工作台和计算机连接，从激光器发出的激光依次经过快门、衰减器、光阑、棱镜分成两路，一路激光通过聚焦透镜达到实验装置上，另一路激光达到功率计，实验装置包括和工作台螺栓连接液体容器，液体容器的顶部连接有顶盖，液体容器的底部通过卡槽连接有调节座，材料样片粘接在调节座侧端面，液体容器的侧壁设有带有石英窗口的端盖，激光加工过程中溶液产生的气泡向液面漂浮，与照射在材料样片上的激光入射方向垂直，降低了气泡对激光的影响，增大了实验材料对激光的吸收效率，液体容器对材料的安装与溶液的盛放简单，可实现水层厚度的准确调节，方便观察。
【IPC分类】B23K26/064, B23K26/122, B23K26/70
【公开号】CN105562928
【申请号】CN201610069340
【发明人】王文君, 翟兆阳, 梅雪松, 潘爱飞, 崔健磊, 王恪典
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年2月1日