随着现代业技术的飞速发展,激光加工技术以其高精度、高效率、高可靠性等优点,逐渐在各个领域得到广泛应用。其中,水导激光技术作为一种新兴的激光加工方式,正逐渐引起业界的关注。这种技术将激光束耦合到微细水射流中,实现对各种材料的精确、高效加工。本文将详细探讨水导激光工艺与技术的原理、优势以及市场应用,并通过一些实际应用的案例来进一步说明其优势和应用价值。

一、水导激光技术的原理

科诗特水导激光技术的基本原理是利用激光在水与空气的界面上发生全反射的现象,将激光束耦合到微细水射流之中。这一过程中,水射流起到了导引和约束激光的作用,使激光能量得以在微小的空间内高度集中。由于水射流具有圆柱体结构,因此能够传导激光平行输出,确保切割面高度平行,不产生锥度。

水导激光技术:原理、优势及市场应用

二、水导激光技术的优势

微射流激光先进技术,通过独特的激光与水射流耦合的加工方法,不仅可以实现高精密的加工精度,还可确保加工区域保持冷却和干净。其在硬脆材料加工领域有着不可替代的优势。目前科诗特水导激光达到以下技术水平

01
无需激光焦点与加工位置高精度对准,可进行3D切削,工作距离大,有效加工深度可深达60mm,正反对接120mm

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微射流激光技术保持平行水射流中的激光束完全平行,柱形激光束实现平行切边,不会出现“干激光”加工时的锥形切口、边缘不整齐、毛刺等现象,确保高质量加工壁和切边;

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水流的直径一般很小 (25-50 μm),保证可以获得很小的切度缝宽度,同时稳定的水射流可以保证很高的加工精度。可实现30 μm以下切边宽度,可以最小的材料损耗切片,钻孔深径比可达30:1

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高速水射流在激光脉冲间隙冷却材料,极大地减小热影响区,降低材料的热变形和热损伤;

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水膜消除了加工废料粒子的堆积和污染,无需增加(涂覆)保护层;

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水射流的高动能驱散融化废料粒子,避免毛刺,形成清洁高质量的加工面。

 

水导激光技术:原理、优势及市场应用

 

三、水导激光技术的市场应用及案例

科诗特水导激光技术在多个领域都有广泛的应用,以下是一些实际应用的案例:

精密陶瓷零部件加工:在碳化硅、氮化硅等精密陶瓷的加工中,水导激光技术解决了传统加工方法无法加工直角、异形、超薄件等难题。例如,在SiC晶锭的取芯和SiC晶片的异形成形过程中,水导激光技术能够显著提高加工效率和良率

精密陶瓷材料
水导激光技术:原理、优势及市场应用

水导激光技术:原理、优势及市场应用

 

金刚石加工:金刚石是自然界中最硬的材料之一,其高效高质量加工一直是困扰宝石行业的技术难题。水导激光技术以其独特的加工方式,实现了对单晶金刚石的精确切割。在加工过程中,切缝窄、切割表面粗糙度小(Ra≤1um),无锥度,且加工效率高。

金刚石材料
水导激光技术:原理、优势及市场应用

水导激光技术:原理、优势及市场应用

 

航天航空领域主要解决传统EDM钻孔技术无法加工带有不导电热障涂层的航空发动机涡轮叶片以及传统机械加工时又会导致涂层脱落的问题,从而保证加工中孔径一致性及位置的准确性。

气膜孔是航空发动机叶片冷却的一种有效降温手段,其加工难点关键在于气膜孔的加工精度和质量。水导激光加工相较机械加工热明显降低加工时产生的应力作用,也可保障热障涂层的热损伤,可加工高精度的直孔和斜孔。

航天航空材料
水导激光技术:原理、优势及市场应用
水导激光技术:原理、优势及市场应用

水导激光技术以其独特的优势在多个领域得到了广泛应用。通过以上的实际应用案例可以看出,水导激光技术在解决传统加工方法无法解决的问题方面表现出了显著的效果。随着技术的不断发展和完善,相信水导激光技术将在更多领域发挥重要作用,为工业制造领域的发展提供有力支持。

原文始发于微信公众号(科诗特):水导激光技术:原理、优势及市场应用

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作者 gan, lanjie