本实用新型专利技术涉及水导激光加工领域，具体地说是一种基于胀塑性流体对壁防护的水导激光加工装置，包括冲洗装置、胀塑性流体供给装置和生成激光水射流的水导激光发生装置，内部设有中空结构的工件通过激光水射流加工，胀塑性流体供给装置和冲洗装置均通过管路与所述中空结构连通，且加工时胀塑性流体在所述中空结构内流动，并且在经过激光水射流时形成局部粘度增大的防护局域，加工完成后，工件内部的中空结构通过冲洗装置启动清洗。本实用新型专利技术利用胀塑性流体实现水导激光加工时工件中空结构的对壁防护，能够适用于各种内部中空的工件，适用范围广，并且清洗容易。并且清洗容易。并且清洗容易。
【技术实现步骤摘要】
一种基于胀塑性流体对壁防护的水导激光加工装置
[0001]本技术涉及水导激光加工领域，具体地说是一种基于胀塑性流体对壁防护的水导激光加工装置。
技术介绍
[0002]水导激光加工技术是一种新型激光加工技术，属于精密特种加工领域。该技术使用稳定状态的水射流作为激光能量的载体，将激光能量限制在直径几十微米的稳态水射流内，利用水射流内极高的激光能量密度实现加工。水导激光加工技术中的稳定态水射流长度可达100毫米，也即此长度范围内的材料都会被激光所去除。但是在中空结构工件的水导激光加工中，当激光水射流穿透材料进入中空结构后，激光水射流会继续向前传播，进而在工件中空结构的对壁上产生材料去除与损伤。
[0003]现有的水导激光加工对壁防护技术一般采用固体物料填充的方法，如公开号为CN201911278538的中国技术专利中公开了一种激光加工喷油嘴喷孔的定位及对壁保护装置，其使用金属材质的保护内芯放置于激光加工喷油孔的下方，以阻挡激光并实现对壁防护，又如公开号为CN201910983690的中国技术专利中公开了一种涡轮叶片异形气膜孔的激光加工工艺，其在待加工的涡轮叶片内填充直径小于0.2mm的碳化硅颗粒物作为对壁保护介质，能够在激光加工过程中吸收激光能量，防止激光对对壁的误加工。但是现有的对壁防护技术只能适用于特定结构零件的对壁防护，且存在填充物不易去除，易残留等缺点。
技术实现思路
[0004]本技术的目的在于提供一种基于胀塑性流体对壁防护的水导激光加工装置，利用胀塑性流体实现水导激光加工时工件中空结构的对壁防护，能够适用于各种内部中空的工件，适用范围广，并且清洗容易。
[0005]本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006]一种基于胀塑性流体对壁防护的水导激光加工装置，包括冲洗装置、胀塑性流体供给装置和生成激光水射流的水导激光发生装置，内部设有中空结构的工件通过激光水射流加工，胀塑性流体供给装置和冲洗装置均通过管路与所述中空结构连通，且加工时胀塑性流体在所述中空结构流动，并且在经过激光水射流时形成局部粘度增大的防护局域，加工完成后，工件内部的中空结构通过冲洗装置清洗。
[0007]所述胀塑性流体为生淀粉水混合液、细泥沙水混合液或聚乙二醇与二氧化硅微粒混合液。
[0008]所述胀塑性流体内添加有吸收激光能量的物质。
[0009]所述吸收激光能量的物质为染料、色素、石墨粉或碳化硅粉。
[0010]所述工件通过一个工件夹持装置夹持定位。
[0011]所述胀塑性流体在中空结构中的流动速度低于5mm/s。
[0012]所述胀塑性流体供给装置和冲洗装置与所述工件连接的管路上设有控制阀。
[0013]本技术的优点与积极效果为：
[0014]1、本技术利用胀塑性流体实现水导激光加工时工件中空结构的对壁防护，能够适用于各种内部中空的工件加工，而不仅仅局限于特定零件，适用范围广。
[0015]2、本技术利用胀塑性流体实现防护，所述胀塑性流体去除容易，清洗方便。
[0016]3、本技术能够自动实现胀塑性流体的输入控制，加工完成后也能够自动切换实现冲洗，控制精确，自动化程度高。
附图说明
[0017]图1为本技术工作原理示意图，
[0018]图2为本技术结构示意图。
[0019]其中，1为中空结构，2为工件，3为激光水射流，4为防护局域，5为工件夹持装置，6为水导激光发生装置，7为冲洗装置，8为胀塑性流体供给装置。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本技术作进一步详述。
[0021]如图1～2所示，本技术包括水导激光发生装置6、胀塑性流体供给装置8和冲洗装置7，待加工的工件2置于水导激光发生装置6下方，且所述工件2内部设有中空结构1，所述胀塑性流体供给装置8和冲洗装置7均通过管路与所述工件2内部的中空结构1连通，水导激光发生装置6生成用于加工工件2的激光水射流3，胀塑性流体供给装置8供给胀塑性流体。如图1所示，工件2加工时，胀塑性流体进入工件2内部的中空结构1中，并且经过激光水射流3时，胀塑性流体受到激光水射流3较强的剪切应变作用，局部区域粘度增大形成防护局域4，所述防护局域4的胀塑性流体内含有的颗粒物质能够阻挡激光水射流3对中空结构1对壁的误加工，加工完成后，冲洗装置7启动对工件2内部的中空结构1进行清洗，以去除残留的胀塑性流体。
[0022]所述胀塑性流体可采用生淀粉水混合液、细泥沙水混合液、聚乙二醇与硅微粒混合液等液体，所述胀塑性流体内可以进一步添加吸收激光能量的成分，例如染料、色素、石墨粉、碳化硅粉等物质。本实施例中采用生淀粉与水的体积配比在1:2到5:1生淀粉水混合液，或者泥沙粒度小于10微米的细泥沙水溶液，或者含有粒度小于20微米二氧化硅颗粒的聚乙二醇与二氧化硅微粒混合液。
[0023]所述水导激光发生装置6为本领域公知技术且为市购产品，另外此部分也可以采用传统的激光加工模块。
[0024]所述工件2通过一个工件夹持装置5夹持定位，本实施例中，所述工件夹持装置5可采用气缸夹爪、机械手等结构，此为本领域公知技术且为市购产品。
[0025]所述胀塑性流体供给装置8和冲洗装置7均为本领域公知技术，比如采用输液泵控制胀塑性流体和冲洗水的输入以及精确控制流量。本实施例中，所述胀塑性流体供给装置8控制胀塑性流体在中空结构1中的流动速度低于5mm/s。
[0026]所述胀塑性流体供给装置8和冲洗装置7与所述工件2连接的管路上设有控制阀，以实现胀塑性流体供给和冲洗的自动切换，此为本领域公知技术。
[0027]所述内部设有中空结构1的工件2可以为中空管件、航空发动机叶片等中空零件。
[0028]本技术的工作原理为：
[0029]本技术工作时，所述胀塑性流体供给装置8将胀塑性流体缓慢通入待加工工件2的中空结构1内部，当水导激光发生装置6生成的激光水射流3穿入所述中空结构1后，胀塑性流体受到激光水射流3较强剪切应变作用而粘度增大，并在激光水射流3下端形成防护区域4，所述防护区域4的胀塑性流体含有的颗粒物质能够阻挡激光水射流3对中空结构1对壁的误加工；
[0030]工件2完成加工后，设备系统控制胀塑性流体供给装置8停机，工件2静置少许时间，以使中空结构1内大部分胀塑性流体自然流出，静置达到设定时间后，设备系统控制冲洗装置7启动向所述中空结构1内通入适当流量的纯水或清洗液，以使残留的胀塑性流体流出并将工件2内部冲洗干净。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于胀塑性流体对壁防护的水导激光加工装置，其特征在于：包括冲洗装置(7)、胀塑性流体供给装置(8)和生成激光水射流(3)的水导激光发生装置(6)，内部设有中空结构(1)的工件(2)通过激光水射流(3)加工，胀塑性流体供给装置(8)和冲洗装置(7)均通过管路与所述中空结构(1)连通，且加工时胀塑性流体在所述中空结构(1)内流动，并且在经过激光水射流(3)时形成局部粘度增大的防护局域(4)，加工完成后，工件(2)内部的中空结构(1)通过冲洗装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹治赫，赵吉宾，乔红超，张旖诺，于永飞，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：新型
国别省市：
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