CN103612016A - 高压水流辅助的激光切割熔渣的装置 - Google Patents

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林学春
赵伟芳
张玲
王文婷
侯玮
于海娟
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Abstract

一种高压水流辅助的激光切割熔渣的装置，包括：一基座；一激光头，其位于基座的上方，该激光头与基座的距离可调节；一夹持装置，其固定在激光头上，该夹持装置的一端位于激光头的一侧；一水气管，其可调节的固定在夹持装置位于激光头的一侧的一端。本发明可将激光束聚焦到工件上，由于受到高功率密度的激光光斑照射，被激光光斑照射的工件瞬间气化，配合辅助切割高压水流将气化的金属吹走，气化的金属被水冷却后即形成所述熔渣；利用所述熔渣对相应金属的焊缝进行喷丸处理。

Description

高压水流辅助的激光切割熔渣的装置
技术领域
本发明涉及一种激光切割工艺，具体涉及一种高压水流辅助的激光切割熔渣的装置。
背景技术
激光切割是由激光器所发出的水平激光束经45°全反射镜变为垂直向下的激光束，后经透镜聚焦，在焦点处聚成一极小的光斑，在光斑处会焦的激光功率密度高达106-109W／cm2。处于其焦点处的工件受到高功率密度的激光光斑照射，会产生10000℃以上的局部高温，使工件瞬间气化，再配合辅助切割气体将气化的金属吹走，从而将工件切穿成一个很小的孔，随着数控机床的移动，无数个小孔连接起来就成了要切的外形。由于激光切割的频率非常高，所以每个小孔连接处非常光滑，切割出来的产品光洁度很高。其中，辅助切割气体是对于激光切割来说是非常重要的工艺参数，切割不同的金属材料选用相应的切割辅助气体才能取得好的切割质量：
切割钢材料时用氧气切割时会得到较好的结果。当用氧气作为加工气体时，切割边缘会轻微氧化。对于厚度达4mm的板材，可以用氮气作为加工气体进行高压切割。这种情况下，切割边缘不会被氧化。厚度在10mm以上的板材，对激光器使用特殊极板并且在加工中给工件表面涂油可以得到较好的效果。
切割不锈钢时使用氧气，在边缘氧化不要紧的情况下；使用氮气以得到无氧化无毛刺的边缘，就不需要再作处理了。在板材表面涂层油膜会得到更好的穿孔效果，而不降低加工质量。
切割铝材料时，尽管有高反射率和热传导性，厚度6mm以下的铝材可以切割，这取决于合金类型和激光器能力。当用氧切割时，切割表面粗糙而坚硬。用氮气时，切割表面平滑。纯铝因为其高纯非常难切割，只有在系统上安装有“反射吸收”装置的时候才能切割铝材。否则反射会毁坏光学组件。
切割钛板材料时，用氩气和氮气作为加工气体来切割。
切割铜和黄铜时，两种材料都具有高反射率和非常好的热传导性。厚度1mm以下的黄铜可以用氮气切割；厚度2mm以下的铜可以切割，加工气体必须用氧气。只有在系统上安装有“反射吸收”装置的时候才能切割铜和黄铜。否则反射会毁坏光学组件。
在激光切割时，由于气流的压力的原因，容易形成挂渣等不利问题而影响切割质量，并且该领域的技术人员已经形成了利用气体来辅助将气化的金属吹走的思维定式，这制约了激光切割的进一步的发展。如果能够更好的辅助将气化的金属吹走而避免挂渣的形成并提高切割质量，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高压水流辅助的激光切割熔渣的装置，其可将激光束聚焦到工件上，由于受到高功率密度的激光光斑照射，被激光光斑照射的工件瞬间气化，配合辅助切割高压水流将气化的金属吹走，气化的金属被水冷却后即形成所述熔渣；利用所述熔渣对相应金属的焊缝进行喷丸处理。
本发明提供一种高压水流辅助的激光切割熔渣的装置，包括：
一基座；
一激光头，其位于基座的上方，该激光头与基座的距离可调节；
一夹持装置，其固定在激光头上，该夹持装置的一端位于激光头的一侧；
一水气管，其可调节的固定在夹持装置位于激光头的一侧的一端。
本发明的有益效果是，其可将激光束聚焦到工件上，由于受到高功率密度的激光光斑照射，被激光光斑照射的工件瞬间气化，配合辅助切割高压水流将气化的金属吹走，气化的金属被水冷却后即形成所述熔渣；利用所述熔渣对相应金属的焊缝进行喷丸处理。
附图说明
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明提供一种高压水流辅助的激光切割熔渣的装置，包括：
一基座1，该基座1上放置一工件2；
一激光头3，其位于基座1的上方，该激光头3与基座1的距离可调节；将激光束聚焦到工件2上，由于受到高功率密度的激光光斑照射，被激光光斑照射的工件瞬间气化，该激光头3与一激光器(未图示)相连接，该激光器为氦氖激光器；
一夹持装置4，其固定在激光头3上，该夹持装置4的一端位于激光头4的一侧，该夹持装置4为任意形状的结构，只要其可固定在激光头3上，且一端位于激光头3的一侧，便于后叙的水气管5固定即可；
一水气管5，其可调节的固定在夹持装置4位于激光头3的一侧的一端，该水气管5包括管身51及管头52，管头52的上端同所述管身51螺纹连接，连接后并用密封胶密封，或管身51及管头52采用焊接或粘接的方式均可；管头52上端的内径同管身51的内径相等，管头52的下端开口为一窄缝，所述窄缝的长度大于管身51的内径，窄缝的缝宽小于激光切割割缝的缝宽，该窄缝结构管头52的缝宽0.2-0.5mm。该水气管5为双层结构，管芯通水，外层通气，该水气管5的管身51的材料为黄铜，管头52由紫铜整体铸造而成。所述水气管5能在水平方向和竖直方向移动，并且水气管5的角度能够调整。调节水气管5的角度是所述管头52的下端同工件2上表面保持平行，并使得所述窄缝同激光切割缝对准，激光切割过程中，高压水流辅助切割将气化的金属吹走，气化的金属被水冷却后即形成所述熔渣；利用所述熔渣对相应金属的焊缝进行喷丸处理。
通过利用上述熔渣，达到了环保的效果，另外通过采用这种熔渣对相应金属焊缝做喷丸处理，能很好的改善焊缝的性能，达到预料不到的技术效果。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高压水流辅助的激光切割熔渣的装置，包括：
一基座；
一激光头，其位于基座的上方，该激光头与基座的距离可调节；
一夹持装置，其固定在激光头上，该夹持装置的一端位于激光头的一侧；
一水气管，其可调节的固定在夹持装置位于激光头的一侧的一端。
2.根据权利要求1所述的高压水流辅助的激光切割熔渣的装置，其中该水气管包括管身及管头。
3.根据权利要求2所述的高压水流辅助的激光切割熔渣的装置，其中该水气管为双层结构，管芯通水，外层通气。
4.根据权利要求3所述的高压水流辅助的激光切割熔渣的装置，其中该水气管的管身的材料为黄铜，管头的材料为紫铜。
5.根据权利要求4所述的高压水流辅助的激光切割熔渣的装置，其中该水气管管头为窄缝结构，端面在一平面上。
6.根据权利要求5所述的高压水流辅助的激光切割熔渣的装置，其中该窄缝结构管头的缝宽0.2-0.5mm，所述窄缝长度小于管身内径。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140305