水射流激光复合切割就是将水射流和激光切割结合起来进行的复合加工方法,是属于激光化学复合切割的范畴,这里的水射流不同于水射流切割的水射流,其压力远远小于水射流切割的压力。低压水射流激光复合加工与水导激光复合加工也不一样,水导激光复合加工时激光束在水射流射流中发生若干次全反射,最终达到加工表面。水导激光加工技术具有加工距离长、热影响区小、熔渣少、加工效率高等优点,在很多加工领域得到了应用 。
水射流激光复合加工系统可以大大减少复合加工的成本,而且使用也很方便,其切割加工示意图如图2-2。首先激光热量将材料加热至材料发生熔化或者是蒸发,材料随着同轴辅助气体的作用下迅速被吹除,水射流3的引入可以加快受热材料的冷却,除此之外水射流的冲击作用还可以高效地去除熔化或蒸发的材料。随着工作台的移动,移动方向如图2-2中的4,陶瓷片1和激光束发生相对运动,切割得以进行。切割过程中,需要保证水射流入射点和激光照射点的相对位置,一般情况下,水射流的入射点稍滞后于激光的照射点,这样不仅减少了水射流对激光热量的吸收,也可以保证在激光烧蚀的区域得到完全熔化或蒸发,随着工作台的移动,水射流能够及时对熔融的材料进行冲蚀。
在切割过程中,己切割表面很难达到光滑表面,都会形成具有一定粗糙度的表面,尤其是切割速度较低时,由于侧向燃烧,易在切缝内形成皱纹。图2-2中,5就表示在复合切割过程中所形成的的粗糙不平的切割表面。激光在切割过程中所要加工的材料必然会发生熔化或蒸发,当激光瞬时能量较大时,发生蒸发的材料会多于熔化的材料,蒸发的材料在离开材料表面时会带走一部分熔融的材料,其余熔融的材料会在水射流冲击作用下被带离烧蚀区域;当激光瞬时能量较小时,发生蒸发的材料会少于熔化的材料,大部分熔化的材料就需要靠水射流的冲击作用离开被加工材料表面,此时如果水射流的冲击作用不够大,冲蚀范围不够广,就会造成大量的熔融材料滞留在被加工材料的表面,这些滞留的熔融材料就构成了切割截面不平整的状况,也就是图2-2中序号5所示的情况。