[实用新型]一种气流体约束水射流发生装置

说明书

本实用新型涉及激光加工领域，具体地说是一种气流体约束水射流发生装置，包括聚焦透镜、座体、激光窗和水喷嘴，聚焦透镜设于座体的激光入射侧，激光窗和水喷嘴沿着激光传输方向依次设于所述座体中，且所述激光窗和水喷嘴之间的座体内设有高压水腔，在所述水喷嘴远离激光窗一侧的座体内设有贯通的气腔，且所述气腔靠近所述水喷嘴的一端设有进气道，激光光束经聚焦透镜聚焦射入座体中且焦点位于水喷嘴处。本实用新型利用气流体约束水射流，能够有效减少水射流表层的空气密度，降低了水射流边缘与空气之间的卷吸作用，且气相流体对水光纤施加径向的约束力，提高了水射流的稳定性。

技术领域

本实用新型涉及激光加工领域，具体地说是一种气流体约束水射流发生装置。

背景技术

随着精密和超精密加工技术的不断发展，激光与其它加工技术的复合逐渐成为加工制造领域的主流技术。水、激光耦合加工技术是一项新型的复合加工技术，其利用水和空气光学特征的传播差异，使激光束在水柱中进行全反射，不会分离出来，从而引导激光束在水束中进行折线传播，形成水束光纤，进而对工件进行加工。

在水、激光耦合加工过程中，激光束与水射流的耦合效果直接决定了加工效果，而水射流的稳定是实现激光束与水束成功耦合的重要前提。水射流的不稳定会导致加工距离缩短、切缝宽度增加等问题，影响加工质量。高速流动的水射流会引起边缘流体的雾化，最终会使水光纤出现破碎，直至成液滴状，被引导的激光将会从射流中发散出来，导致加工失效。

现有技术中的水、激光耦合加工方法，由于激光束在水射流中耦合，高压水射流与环境气体直接接触，较大的速度差缩短了水射流的破碎长度，使得激光束较快地发散出来，激光能量的利用率较低，因此现有的加工工作距离还是不能满足一些场合的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种气流体约束水射流发生装置，利用气流体约束水射流，能够有效减少水射流表层的空气密度，降低了水射流边缘与空气之间的卷吸作用，且气相流体对水光纤施加径向的约束力，提高了水射流的稳定性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种气流体约束水射流发生装置，包括聚焦透镜、座体、激光窗和水喷嘴，聚焦透镜设于座体的激光入射侧，激光窗和水喷嘴沿着激光传输方向依次设于所述座体中，且所述激光窗和水喷嘴之间的座体内设有高压水腔，在水喷嘴远离激光窗一侧的座体内设有贯通的气腔，且所述气腔靠近所述水喷嘴的一端设有进气道，激光光束经聚焦透镜聚焦射入座体中且焦点位于水喷嘴处，高压水腔内的高压水经所述水喷嘴后形成水射流，且聚焦后的激光光束与所述水射流耦合形成高压水光纤。

所述高压水腔设有用于输入高压水的入水口。

所述气腔靠近所述水喷嘴的一端沿着圆周方向均布有多个进气道。

所述水喷嘴以宝石体为载体。

所述气腔的出口截面为圆形、正方形或长方形。

本实用新型的优点与积极效果为：

本实用新型利用气流体约束水射流，在加工过程中气相流体能减小高压水射流与周围环境气体的速度差，且有效减少水射流表层的空气密度，降低了水射流边缘与空气之间的卷吸作用，且气相流体对水光纤施加径向的约束力，水射流经气相流约束后流束得到细化，雾化效果得到弱化，从而提高了水射流的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1为激光光束，2为聚焦透镜，3为激光窗，4为高压水腔，5为水喷嘴，6为气腔，7为高压水光纤，8为进气道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。