CN206811308U - 一种水下切割装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水下切割装置，包括水下切割装置主体，激光器水平方向安装在水下切割装置主体的内部；激光器发射头固定安装在激光器的顶端位置；激光束从激光器发射头发出照射到反射镜上，反射镜倾斜安装在水下切割装置主体的内部位置；切割头为锥形结构；透镜水平安装在切割头的内部；切割头喷嘴正对着待切材料；辅助气体进口开设在切割头的中间位置；本实用新型拟选用Nd3+：YAG激光器，利用其1064nm基频光作为切割工作波长，此波长激光受水的影响损耗很小，YAG激光器发展相当成熟，目前功率可达数千瓦，容易购买，维护方便，使用寿命延长，支持对船体等大表面积尺寸的工件切割加工，可以切割几乎所有材料，并且具有无限的仿型切割能力。

Description

一种水下切割装置

技术领域

本实用新型涉及水下切割技术领域，尤其是一种水下切割装置。

背景技术

目前常用的水下切割技术有电弧一氧切割和熔化极电弧切割等，具有设备简单、效率高，但切面质量差等特点；水下磨料射流切割则属于冷切割，在切割过程中几乎不产生热效应，无烟、无毒、无火花，可以应用到易燃、易爆和有毒等场合，但喷嘴易磨损、切割速度低，切割质量差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水下切割装置，切割过程无烟、无毒、无火花，环保安全，并且切面质量好，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种水下切割装置，包括水下切割装置主体，所述水下切割装置主体设置有激光器，激光器水平方向安装在水下切割装置主体的内部；所述水下切割装置主体设置有激光器发射头，激光器发射头固定安装在激光器的顶端位置；所述水下切割装置主体设置有激光束和反射镜，激光束从激光器发射头发出照射到反射镜上，反射镜倾斜安装在水下切割装置主体的内部位置；所述水下切割装置主体设置有切割头，切割头为锥形结构；所述切割头设置有透镜，透镜水平安装在切割头的内部；所述切割头设置有切割头喷嘴，切割头喷嘴正对着待切材料；所述切割头设置有辅助气体进口，辅助气体进口开设在切割头的中间位置。

作为本实用新型进一步的方案：所述激光器拟选用Nd3+：YAG激光器，利用其1064nm基频光作为切割工作波长。

作为本实用新型进一步的方案：所述水下切割装置主体采用光纤输出方式。

作为本实用新型进一步的方案：所述激光束透过透镜集中到一点射到待切材料上。

作为本实用新型进一步的方案：所述反射镜安装在切割头上口端的正上方位置。

与现有技术相比，本实用新型有益效果：本实用新型一种水下切割装置，通过设置的激光器，拟选用Nd3+：YAG激光器，利用其1064nm基频光作为切割工作波长，此波长激光受水的影响损耗很小，YAG激光器发展相当成熟，维护方便，使用寿命延长，支持对船体等大表面积尺寸的工件切割加工，可以切割几乎所有材料，并且具有无限的仿型切割能力。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图中：1-水下切割装置主体；2-激光器；3-激光器发射头；4-激光束；5-反射镜；6-切割头；7-透镜；8-切割头喷嘴；9-辅助气体进口；10-待切材料。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例中，一种水下切割装置，包括水下切割装置主体1，水下切割装置主体1设置有激光器2，激光器2水平方向安装在水下切割装置主体1的内部；激光器2拟选用Nd3+：YAG激光器，利用其1064nm基频光作为切割工作波长；水下切割装置主体1设置有激光器发射头3，激光器发射头3固定安装在激光器2的顶端位置；水下切割装置主体1设置有激光束4 和反射镜5，激光束4从激光器发射头3发出照射到反射镜5上，反射镜5倾斜安装在水下切割装置主体1的内部位置；反射镜5安装在切割头6上口端的正上方位置；水下切割装置主体1设置有切割头6，切割头6为锥形结构；切割头6 设置有透镜7，透镜7水平安装在切割头6的内部；切割头6设置有切割头喷嘴 8，切割头喷嘴8正对着待切材料10；激光束4透过透镜7集中到一点射到待切材料10上；切割头6设置有辅助气体进口9，辅助气体进口9开设在切割头6 的中间位置；水下切割装置主体1采用光纤输出方式。

综上所述：本实用新型一种水下切割装置，通过设置的激光器2拟选用Nd3+： YAG激光器，利用其1064nm基频光作为切割工作波长，理论和实验验证表明：水对可见光波段电磁辐射吸收较小，对紫外和中远红外波段电磁辐射吸收较强，因此，用于水下切割激光器的波长需要尽可能选在可见光波段和近红外波段， YAG激光器是以钇铝石榴石晶体为基质的一种固体激光器，在YAG基质中掺入激活离子Nd³⁺(约1％)就成为Nd：YAG；以光在水下传输距离控制在5mm 以内为例，估算一下532nm倍频光和1064nm基频光最终作用于工件表面的能量比例，设激光振荡器最初能量为1J，如果不倍频，经过水下传输5mm后，作用于工件表面的能量为0.92J；采用倍频技术，假设倍频效率0.6，再经过水下传输 5mm，最终作用于工件表面的能量不到0.6J；由此可见，尽管水对532nm倍频光吸收小，但是由于倍频转换效率相对较低，因此最终总能量利用率远远低于 1064nm基频光；一般来说，激光功率越大，所能切割的板厚增大，切割速度也快，此外，辅助气体的压力和种类、焦点位置等工艺参数对切割都有影响，综合考虑各种因素，参照空气中切割工艺，在水中用1064nm的Nd³⁺：YAG激光切割5～8mm厚钢板，大约需要500W功率的激光器；考虑水下切割环境的复杂性和切割对象的不确定性，需要采用光纤输出方式，以使其对船体等大表面积尺寸的工件切割加工成为可能；Nd³⁺：YAG的1064nm波长的激光器可进行水下激光切割，为了充分利用辅助气体可形成局部干燥空间的效果，设计合理的切割头喷嘴8和气体流量等参数，以减少激光在水中的功率损耗，提高切割质量。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种水下切割装置，包括水下切割装置主体(1)，其特征在于：所述水下切割装置主体(1)设置有激光器(2)，激光器(2)水平方向安装在水下切割装置主体(1)的内部；所述水下切割装置主体(1)设置有激光器发射头(3)，激光器发射头(3)固定安装在激光器(2)的顶端位置；所述水下切割装置主体(1)设置有激光束(4)和反射镜(5)，激光束(4)从激光器发射头(3)发出照射到反射镜(5)上，反射镜(5)倾斜安装在水下切割装置主体(1)的内部位置；所述水下切割装置主体(1)设置有切割头(6)，切割头(6)为锥形结构；所述切割头(6)设置有透镜(7)，透镜(7)水平安装在切割头(6)的内部；所述切割头(6)设置有切割头喷嘴(8)，切割头喷嘴(8)正对着待切材料(10)；所述切割头(6)设置有辅助气体进口(9)，辅助气体进口(9)开设在切割头(6)的中间位置。

2.根据权利要求1所述的一种水下切割装置，其特征在于：所述激光器(2)拟选用Nd3+：YAG激光器，利用其1064nm基频光作为切割工作波长。

3.根据权利要求1所述的一种水下切割装置，其特征在于：所述水下切割装置主体(1)采用光纤输出方式。

4.根据权利要求1所述的一种水下切割装置，其特征在于：所述激光束(4)透过透镜(7)集中到一点射到待切材料(10)上。

5.根据权利要求1所述的一种水下切割装置，其特征在于：所述反射镜(5)安装在切割头(6)上口端的正上方位置。