水喷射引导的激光技术

液体喷射又称为水喷射引导的激光技术已有30多年的历史了，但在其他应用更广泛的激光技术中，似乎仍然是一个奇特的存在。最近有些单位进行了大量的技术开发工作，以努力将液体喷射导向激光器的范围扩展，逐渐实现24/7的工业应用中。已经成功开发了激光头和激光耦合方法，可以使用现代的高性能光纤激光源，并有效地将数千瓦的功率释放到微小的水刀中。此外，该技术的操作和维护程序已大大简化，提供了用户友好的体验。

Laser MicroJet（LMJ）是一种混合加工方法，将激光与“细细的”水射流结合在一起，该水射流通过全内反射以与常规光纤类似的方式精确地引导激光束。水刀不断冷却切割区并有效清除碎屑。作为“冷，清洁和受控的激光器”，LMJ技术解决了与干激光器相关的重大问题，例如热损伤，污染，变形，碎屑沉积，氧化，微裂纹和锥度。



常规激光束与MicroJet激光束的比较 左：由于光束发散，常规的聚焦激光束的工作距离有限，一般仅为几毫米甚至几分之一毫米。这不仅需要精确的聚焦和距离控制，而且还限制了切缝宽度与深度的比率（limits the ratio of kerf width to depth）。 右：LMJ技术采用在空气-水界面处完全反射的激光束。光束传输距离长达10 cm的距离，从而实现平行的高纵横比切缝（enabling parallel high aspect ratio kerfs）。无需聚焦或距离控制（No focusing or distance control is required）。

 

主要的核心部件： 激光器：

二极管泵浦固态脉冲Nd：YAG激光器，其脉冲持续时间在微秒或纳秒范围内，工作于1064 nm或532 nm；

平均激光功率范围为20 W至400 W。

水流要求

去离子纯水和过滤水；

喷射的水流直径非常细，耗水量低：约为每小时10升（50 -800 bar压力下）；

施加的合力可以忽略不计（<0.1 N）。

喷嘴的要求

由蓝宝石或钻石制成的喷嘴，使用超硬材料可以实现长期的稳定的水射流；

直径范围：20-100 µm。

“水刀”和激光在切割方面本身就各自有优势，用微流引导激光应该是较为实用的一种方法。曾经还有液态纤芯的光纤，尽管也由于自身的问题，没有真正找到应用，但是固（实芯光纤）、液（液体纤芯）、气（空芯光纤）的形态给工业提供了更多的应用选择！

审核编辑：刘清