水刀引导式激光器是激光器技术和水流技术的混合技术。在这个独一无二的激光切割工艺中,一个纤幼线状水刀被用作光波导,以使高功率激光射在工件上。与传统激光切割工艺相比,这种方法的主要优势在于:(1)平行的侧壁;(2)工件的低热量输入,归功于工件在激光脉冲之间的冷却恰好发生在它之前被加热的位置;(3)熔融金属及时排出,归功于水刀的高动量。相比与锯切,这种技术切割金属可以达到无毛刺效果,施加在工件上的机械压力也小得多。 W$&Q.Z
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水刀引导激光切割系统的图示见图1,其中使用的水刀是5至50兆帕的纯去离子水和过滤水。喷嘴是由蓝宝石或钻石制成,以确保能够产生长而稳定的水刀。激光束,通过光纤由激光器传出,被校准,经过扩束器,然后集中穿过一个石英窗口,进入喷嘴。耦合单元和平常的光纤耦合单元类似,只除了喷嘴里的光亮度分布是平顶的,而且没有高斯分布。当激光进入水刀中,光在空气和水的接口处发生完全内反。 ?'%&2M zM
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在切割过程中,工件被固定在一个CNC工作台上,在水刀引导的激光束下朝着一个方向移动。光头沿着与之垂直的方向移动,只有在为了适应不同水压下的不同喷嘴尺寸的各种工作距离时,才有必要变动工作台和工件之间的距离。在切割过程中不会变动。 Sa Nx;xgi
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五年多以来,这一工具已经在很多加工方面得到应用。在这期间,与传统激光切割技术相比,LMJ水刀引导激光器在工业应用方面显示出各种各样的优势。 /[IK[
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通常,LMJ技术使用固体Nd:YAG红外激光器(1064nm,50-200W)。红外水刀引导激光器应用在硅、陶瓷和硬金属、立方氮化硼、锰锌系磁芯以及金属薄膜上有很高的效率。使用这一类型的激光器可获得优于磨锯方法8倍的切割速度。LMJ系统在诸如GaAs、GaN以及铜这样的脆而难以机械加工的材料上具有很高的效率。 r&qD