水刀打孔工艺返 回

水刀打孔是水刀加工的主要领域之一。采用水刀可以打小至几微米的微孔。目前水刀打孔技术己广泛用于火箭发动机和柴油机的燃料喷嘴、宝石轴?#23567;?#37329;刚石拉丝模、化纤喷丝?#36820;?#24494;小孔的加工中。

    一、水刀打孔的方式

    目前比较成熟的水刀打孔方法有复?#21697;?#21644;轮廓迂回法两种。

    复?#21697;?#26159;脉冲水刀器广泛采用的打孔方法。它是采用与被加工孔形状相同的光点进“复制打孔的。被加工孔的形状和尺寸与光线的形状和尺寸有关。此外还与光学、机械等系统及工艺规范有关。

    轮廓迂回法加工是用加工的孔以一定的位移量连续的彼此叠加而形成所需要轮廓的,在存某种意义?#32420;?#20063;是激光束的切割。加工工件的轮廓形状和尺寸同样取决于光学、机械等系统及其精?#21462;?span>

    二、水刀打孔工艺规律

    1.水刀照射能量和照射时间

    若水刀照射能量大、照射时问长,工件表面所获得的能量多,则所加?#31995;?#23380;大而深。但是照射时间过长,由于热传导的关系,不仅热量损耗大,而且加工面积增大,加工区能量密度降低,液相增多,致使加工精度降低。照射时间过长还会使加工表面熔化层和热影响层增大,从而使表面质量恶化,故一般照射时间以0.2-1μm为宜。

    2.聚焦与发散角

    发散?#20999;?#30340;激光束,经短焦距聚焦以后,在焦面上可以获得很小的光斑及很高的功率密度,故对工件的穿透力大,打出的孔不仅深,而且锥度小,所以要设法尽可能地减少水刀的发散角,并尽可能采用短焦距加工。但采用过短的焦距,由于光束的锥度大,不适于加工深孔。同时工作距离(即透镜到加工而的距离)过短,飞溅物会损伤透镜(必要时需用保护装置)。此外,因焦距过短,光束离开焦点时光的散射大,功率密度反而降低。因此,一般焦距在20-39mm为适宜,具体数值应根据加工要求而定。

    3.焦点的位置

    图7-5所示为水刀焦点的位置与打孔形状间关系的示意图。由图可知:不|j焦点位置对孔的形状和深度?#21152;?#24456;大的影响。在相同的辐射能量下,当焦点位置很低时,通过工件表面的光斑面积很大,此时孔?#39318;?#24418;。著逐渐提高焦点位置,由于光斑直径逐渐减小,能量密度逐渐增加,孔的深度得到加深,直径也逐渐减小。如果焦点位置很高,则光过焦点后的散射增大,蚀除面积增加,光能密?#29123;?#23567;,孔的深度反而减小,最后有可能会导致无法继续加工。由此可知,要想获得较好圆柱度的孔,焦点的位置应在工件的表面上或?#19994;?#20110;工件表面。

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