CN115647606A - 一种水导激光阻断防护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种水导激光阻断防护方法，包括以下步骤：向待加工工件的夹层中添加粉末状的高吸水树脂；为所述粉末状的高吸水树脂注水，时期变为胶体，所述胶体充满待加工工件的夹层中，所述胶体的折射率大于等于1.35，所述胶体用于阻断水导激光。本发明采用高吸水性树脂作为填充材料，高吸水树脂未吸水前为粉末状，可填充至待加工工件的腔体或者夹层中，由于粉末状的高吸水树脂可随意填充满异形的夹层结构内，具有十分良好的适用性；填充完后，注入水使高吸水树脂充分吸水后形成紧实的胶体，胶体可破坏水导激光的全反射，形成漫反射，从而破坏激光的聚合性，能量无法聚集在某一点胶体可阻断水导激光的切割能力，起到保护作用。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工领域，特别是涉及一种水导激光阻断防护方法。
背景技术
随着科技的发展，激光加工技术在生产制造领域越来越重要，占的比重越来越大，激光切割可以对传统的机床加工无法加工的材料进行切割，然而目前激光技术对于切割多层材料时仍存在一些问题，在激光切穿切割层时往往会对需要保护的第二层材料造成伤害，因此需要对激光进行精确的阻断，避免其伤害第二层材料，常用的阻断方式为采用填充物阻断。
中国专利CN106457476A公开的一种激光***，该激光***用于切割双层材料中的一层材料，双层材料之间有间隙，该激光***包括激光设备以及光束中断元件，激光设备用于切割双层材料中的一层，光束中断元件被设置成填充至两层材料之间的间隙内，该光束中断元件对激光束的作用是足以将聚焦激光束的能量密度或强度降低至低于用于由该光束中断元件保护的堆叠的层的切割、烧蚀、穿孔等所要求的阈值的水平。
然而，待加工工件的间隙有规则和不规则等多种情形，中断元件通常为一硬件结构，无法有效的填充满待加工工件的间隙，从而无法对第二层材料进行全面的保护；其次，中断元件在使用过程中可能会被烧结在待加工工件内表面，造成待加工工件的后续清理环节困难甚至报废，且中断元件会有一定的损耗，增大切割成本。
因此亟需一种能够应用至不同的待加工工件中的水导激光阻断防护方法来解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种水导激光阻断防护方法，能够对双层异形的待加工工件进行激光阻断保护。
为解决上述技术问题，本发明提供一种水导激光阻断防护方法，包括以下步骤：
S1、向待加工工件的夹层中添加粉末状的高吸水树脂；
S2、为所述粉末状的高吸水树脂注水，时期变为胶体，所述胶体充满待加工工件的夹层中，所述胶体的折射率大于等于1.35，所述胶体用于阻断水导激光。
进一步的，所述胶体在所述待加工工件夹层或腔体中处于压缩状态。
进一步的，在完成使用后，对所述胶体进行烘干将其还原成粉末状态。
进一步的，待加工工件的夹层之间为不规则的形状。
进一步的，使用水导激光设备产生激光对待加工工件进行切割。
进一步的，所述高吸水树脂材质为聚丙烯酸钠。
进一步的，待加工工件包括切割层和保护层，所述激光照射在所述切割层上形成的光斑直径为1-10丝；所述激光通过所述胶体后照射至保护层表面时的光斑直径范围为10-80毫米。
相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：
采用高吸水性树脂作为填充材料，高吸水树脂未吸水前为粉末状，可填充至待加工工件的腔体或者夹层中，能够适用不同形状的夹层结构或异形的夹层结构，可有效的解决现有技术中光束中断元件无法填充在十分复杂的腔体或夹层中，由于粉末状的高吸水树脂可随意填充满异形的夹层结构内，具有十分良好的适用性；填充完后，注入水使高吸水树脂充分吸水后形成紧实的胶体，填充满异形的夹层结构；胶体的折射率大于等于1.35，可破坏水导激光的全反射，形成漫反射，从而破坏激光的聚合性，使其扩散，能量无法聚集在某一点，进而无法实现切割，胶体可阻断水导激光的切割能力，起到保护作用。
进一步的，胶体在经过烘干后，还可以还原成粉末状，便于后续清理，对待加工工件无任何伤害，且可以重复利用，降低了切割成本。
附图说明
图1为本发明水导激光阻断防护方法在水束以及胶体中反射示意图；
图2为本发明水导激光阻断防护方法对传统激光进行阻断防护结构示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的水导激光阻断防护方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1-2所示，本发明实施例提出了一种水导激光阻断防护方法，包括以下步骤：
S1、向待加工工件的夹层中添加粉末状的高吸水树脂；
S2、为所述粉末状的高吸水树脂注水，使其变为胶体33，胶体3充满待加工工件的夹层中，所述胶体3的折射率大于等于1.35，所述胶体3用于阻断水导激光。所述胶体3在所述待加工工件夹层中处于压缩状态。
进一步的，待加工工件包括切割层4和保护层5，所述激光2照射在所述切割层4上形成的光斑7的直径d1为1-10丝；所述激光2通过所述胶体3后照射至保护层5表面时的光斑6的直径d2范围为10-80毫米，待加工工件的夹层之间为不规则的形状。
在本实施方式中，将高吸水树脂作为填充材料，填入待加工工件的夹层内，并注水使高吸水树脂与水充分混合形成紧实胶体3。胶体3呈不透明乳白色，含水量高，高度阻燃。激光在胶体3中的折射率约为大于1.4，激光在水中的折射率约为1.33，水导激光到达从切割层4到达待加工工件夹层中，从遇到吸水树脂胶体3时，激光形成的光斑变大，水束被胶体3阻挡、分散。水导激光赖以传播的水-空气介质壁被破坏，激光无法继续全反射，所以从水束接触胶体3的瞬间，激光的聚光性就被打破，能量分散。经过漫反射后的无数能量等级较低的微弱激光，部分被水吸收，部分被胶体3吸收。
综上所述，相对比于传统的采用其他填充物或中断元件，高吸水树脂由于其高吸水性，吸水前，粉末状的高吸水树脂便于填充进入待加工工件的夹层中，吸收形成的胶体3可以充满夹层的内部，便于对保护层5进行充分的保护，同时由于胶体3的高阻燃性，可以有效的避免产生填充物被烧结在工件内表面的情况。
如图2所示，在一个具体的实施例中，所述水导激光阻断防护还可以对传统激光8进行防护，传统激光8主要包括电火花加工和超快激光加工。传统激光通过空气传播，在切割点聚焦，穿透切割点之后发散，发散的激光束遇到树脂胶体3，在水和树脂颗粒之间形成漫反射，最终会变成光团，能量被胶体3分散、吸收，从而保护下层材料。胶体3在夹层内处于挤压状态，高压空气短时间无法吹散胶体3，即在胶体3保护状态下的下层材料在高压空气的作用下不会短时间暴露在激光下。
在一个具体的实施例中，所述高吸水树脂材质为聚丙烯酸钠。
吸水前，聚丙烯酸钠的高分子链相互靠拢缠在一起，彼此交联成网状结构，从而达到整体上的紧固。与水接触时，水分子通过毛细作用及扩散作用渗透到聚丙烯酸钠中，链上的电离基团在水中电离。由于链上同离子之间的静电斥力而使高分子链伸展溶胀。由于电中性要求，反离子不能迁移到树脂外部，树脂内外部溶液间的离子浓度差形成反渗透压。水在反渗透压的作用下进一步进入树脂中，形成水凝胶。同时，树脂本身的交联网状结构及氢键作用，又限制了凝胶的无限膨胀。
进一步的，在完成使用后，对所述胶体3进行烘干将其还原成粉末状态。高吸水树脂经过烘干后，能还原成粉末状态，非常便于清理，并实现重复利用，成本低廉，绿色环保。
综上所述，本实施例提出的一种水导激光阻断防护方法，本方法采用高吸水性树脂作为填充材料，高吸水树脂未吸水前为粉末状，可填充至待加工工件的腔体或者夹层中，能够适用不同形状的夹层结构或异形的夹层结构，可有效的解决现有技术中光束中断元件无法填充在十分复杂的腔体或夹层中，由于粉末状的高吸水树脂可随意填充满异形的夹层结构内，具有十分良好的适用性；填充完后，注入水使高吸水树脂充分吸水后形成紧实的胶体，填充满异形的夹层结构；胶体的折射率大于等于1.35，可破坏水导激光的全反射，形成漫反射，从而破坏激光的聚合性，使其扩散，能量无法聚集在某一点，进而无法实现切割，胶体可阻断水导激光的切割能力，起到保护作用。
进一步的，胶体在经过烘干后，还可以还原成粉末状，便于后续清理，对待加工工件无任何伤害，且可以重复利用，降低了切割成本。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种水导激光阻断防护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、向待加工工件的夹层中添加粉末状的高吸水树脂；
S2、为所述粉末状的高吸水树脂注水，使其变为胶体，所述胶体充满待加工工件的夹层中，且所述胶体的折射率大于等于1.35，所述胶体用于阻断水导激光。
2.如权利要求1所述的水导激光阻断防护方法，其特征在于，所述胶体在所述待加工工件夹层中处于压缩状态。
3.如权利要求1所述的水导激光阻断防护方法，其特征在于，在完成使用后，对所述胶体进行烘干将其还原成粉末状态。
4.如权利要求1所述的水导激光阻断防护方法，其特征在于，待加工工件的夹层之间为不规则的形状。
5.如权利要求1所述的水导激光阻断防护方法，其特征在于，使用水导激光设备产生激光对待加工工件进行切割。
6.如权利要求1所述的水导激光阻断防护方法，其特征在于，所述高吸水树脂材质为聚丙烯酸钠。
7.如权利要求1所述的水导激光阻断防护方法，其特征在于，待加工工件包括切割层和保护层，所述激光照射在所述切割层上形成的光斑直径为1-10司丝；所述激光通过所述胶体后照射至所述保护层表面时的光斑直径范围为10-80毫米。
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