水導引激光耦合機理及加工試驗研究.pdf

1、水導引激光加工技術是一種新的復合加工技術，近年來越來越受到國內(nèi)外學者的關注。其與普通激光加工相比較，有加工距離長、熱作用區(qū)小、加工效率高和工件冷卻效果好等優(yōu)勢，已在微電子、醫(yī)療、航空制造等微細加工領域得到了應用。
　　本文在研究了高斯光束的質(zhì)量、水射流穩(wěn)定性原理、激光在水中的衰減原理及激光與材料作用原理等與水導引激光耦合機理相關的原理基礎上，設計制作了水導引激光加工關鍵部件——耦合噴嘴裝置，并建立了水導引激光加工試驗系統(tǒng)。在Lum

2、onicsJK702Nd:YAG固體脈沖式激光器上，采用單因素試驗法分別對不銹鋼1Cr18Ni9Ti、鈦合金TC1、彈簧鋼65Mn、電木（酚醛樹脂）和單晶硅Si材料進行了水導引激光打孔和切槽的試驗研究。
　　試驗結果表明：噴嘴直徑的大小受激光能量和光斑大小的制約，同時噴嘴直徑及材料也影響水導引激光的能量及加工質(zhì)量，試驗中采用直徑為0.35mm的鈦合金TC1噴嘴，當單脈沖激光能量達到一定值時，噴嘴被激光燒壞。采用直徑為0.18mm的

3、銅噴嘴，在適合的單脈沖激光能量下，加工出0.107mm寬的槽，槽寬均勻，表面熔渣少，熱影響區(qū)小。
　　當其它試驗條件不變時，噴嘴直徑越大，水導引激光能量密度越小，加工孔徑和槽寬越大，加工深度越淺，加工的表面質(zhì)量越差。孔深和槽寬隨加工時間的增加而增加，由于加工過程中水的冷卻作用，在加工到一定深度后，加工的速度會越來越慢。加工孔徑和槽寬隨單脈沖激光能量增加而增大。隨著加工間隙的增加，加工效率降低，加工間隙從22mm到32mm之間變化時