加工原理

水導(dǎo)激光加工的基本原理是將大功率脈沖激光束耦合到水射流之中后作用于工件表面實(shí)現(xiàn)加工的過(guò)程。

其加工原理如上圖所示。一般是大功率的激光器采用光纖耦合輸出方式，通過(guò)透鏡聚焦到置于扁形的水腔底座的噴嘴，從噴嘴噴射出的柱狀水射流導(dǎo)向激光作用于加工件表面。

這種獨(dú)特的激光與水射流耦合的加工方法會(huì)產(chǎn)生平行于切口斷面的切縫，其不僅可以保證精密的加工精度，還可以確保加工區(qū)域保持冷卻和干凈。同時(shí)在加工過(guò)程中無(wú)需進(jìn)行激光聚焦和距離控制。

加工優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)加工方式主要包括機(jī)械加工、熱切割和傳統(tǒng)激光切割等。這些加工方式或多或少的在精度、效率和對(duì)材料的影響方面存在一定的局限性。

水導(dǎo)激光加工作為一種新型加工方式有效結(jié)合了傳統(tǒng)激光加工方式和水射流加工方式的優(yōu)點(diǎn)。

在解決傳統(tǒng)激光加工熱問(wèn)題基礎(chǔ)上保證加工需求,具有熱影響區(qū)小、熱殘余應(yīng)力小、微裂紋少、加工精度高等優(yōu)點(diǎn),并在水射流的沖刷下有效減少熔融產(chǎn)物堆積形成的毛刺,降低了加工表面的表面粗糙度,擁有廣泛的應(yīng)用價(jià)值與發(fā)展前景。

應(yīng)用領(lǐng)域

基于以上的優(yōu)勢(shì)，水導(dǎo)激光可應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣膜孔加工、復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)加工、半導(dǎo)體劃片加工、醫(yī)療植入支架加工、寶石材料切割等領(lǐng)域。

航空航天

航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣膜孔的制造對(duì)孔精度、出入口形貌、壁面粗糙度以及重鑄層厚度有著非常嚴(yán)格的規(guī)范。常規(guī)的加工方式無(wú)法滿足上述需求。

水導(dǎo)激光的加工方式不會(huì)產(chǎn)生熱影響區(qū)和微裂紋等缺陷，確保氣膜孔的加工精度和效率，推動(dòng)了我國(guó)航空工業(yè)的發(fā)展。

鉆石切割

水導(dǎo)激光切割鉆石的加工過(guò)程中無(wú)熱損耗，也無(wú)需調(diào)整激光焦點(diǎn)，操作方式便捷，能以最低的切割損耗完成超高成品率，切割出來(lái)的鉆石擁有超高的精度和平整的切面。

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（carbon fiber reinforced polymer，CFRP）具有比強(qiáng)度高、比模量大、耐腐蝕性和抗疲勞性好等優(yōu)點(diǎn)。

傳統(tǒng)機(jī)械加工會(huì)產(chǎn)生分層、開(kāi)裂等缺陷，連續(xù)激光和長(zhǎng)脈沖激光加工容易形成較大的熱影響區(qū)，超快激光又無(wú)法滿足加工效率需求。

水導(dǎo)激光結(jié)合了常規(guī)激光加工與水射流加工的特點(diǎn)，在繼承激光加工無(wú)刀具磨損、無(wú)機(jī)械壓力與變形、切縫寬度小等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，通過(guò)微細(xì)水射流進(jìn)行沖刷與散熱，極大程度降低切割區(qū)域熱效應(yīng)，有效解決了傳統(tǒng)加工方法的各種問(wèn)題，在加工CFRP上展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)。

GP系列水導(dǎo)激光器

英谷激光的GP系列水導(dǎo)綠光激光器能量大，光束質(zhì)量好，峰值功率高，在加工效果方面表現(xiàn)出色。相較于超快加工，水導(dǎo)激光加工有如下優(yōu)勢(shì) ：

1.無(wú)損材料，被加工區(qū)域幾乎無(wú)熱影響區(qū)、無(wú)變形，無(wú)污染；

2.高切割速度，在保證加工質(zhì)量的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)更快的加工速度；

3.獨(dú)特的平行激光束，提高加工精度，切面無(wú)錐度，材料損耗小。

金剛石切割鉆孔

文章來(lái)源：英谷激光

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