Детали блога

В быстро развивающихся отраслях, таких как здравоохранение, аэрокосмическая промышленность, полупроводники и новая энергетика, постоянно растет потребность в высокой точности, эффективности и качестве материалов. Традиционные методы резки и обработки часто не соответствуют высоким стандартам, требуемым этими отраслями. В ответ на эти вызовы технология лазерной обработки с водяным направлением появилась как инновационный метод резки. Благодаря своим явным преимуществам она быстро становится ключевой технологией в современном производстве.

1. Введение в технологию лазера с водяным направлением

Технология лазерной обработки с водяным направлением - это передовая, эффективная и экологически чистая технология резки на основе лазера. Основной принцип этой технологии заключается в использовании потоков воды высокого давления в качестве среды для точного направления лазерного луча на поверхность материала во время процесса резки. Этот метод не только повышает точность обработки, но и значительно уменьшает термическое повреждение, улучшая качество поверхности материалов. Это мощное дополнение к традиционным методам лазерной резки.

1.1 Принцип и механизм технологии

Ключом к лазерной обработке с водяным направлением является соединение лазерного луча с тонкой струей воды. Струя воды действует как «волокно» для точного направления лазерного луча в зону обработки. Кроме того, охлаждающий эффект струи воды помогает избежать перегрева материала, тем самым уменьшая термические искажения или зоны термического влияния во время обработки. Благодаря этому методу технология лазера с водяным направлением обеспечивает высокоточную обработку без повреждения материала, предлагая повышенную эффективность и уменьшение отходов материала.

1.2 Преимущества перед традиционной лазерной обработкой

По сравнению с традиционной лазерной обработкой, технология лазера с водяным направлением предлагает несколько существенных преимуществ:

• Уменьшенная зона термического влияния (HAZ):Охлаждающий эффект струи воды помогает предотвратить чрезмерный нагрев во время обработки, значительно уменьшая размер зоны термического влияния и предотвращая деформацию материала или остаточные напряжения.

• Более высокая точность обработки:Поскольку лазер направляется водой, он может достигать чрезвычайно точной резки и обработки, что делает его идеальным для высокоточных применений.

• Улучшенное качество поверхности:Лазеры с водяным направлением могут минимизировать остатки расплава и заусенцы, улучшая качество поверхности обработанного материала.

• Уменьшение отходов материала:Лазеры с водяным направлением могут эффективно обрабатывать сложные формы с высокой точностью, значительно уменьшая отходы материала.

2. Происхождение и развитие технологии лазера с водяным направлением

Концепция технологии лазера с водяным направлением была впервые предложена немецкой компанией Aesculap в 1986 году. Первоначальные устройства были относительно простыми, с небольшим потоком воды, добавленным к выходу лазера. В 1991 году Lasag AG усовершенствовала технологию, сфокусировав лазер внутри сопла, создав первый настоящий лазер с водяным направлением. Этот прорыв был коммерциализирован в 1997 году компанией Synova SA, что ознаменовало начало его промышленного применения.

В 21 веке технология лазера с водяным направлением привлекла больше внимания во всем мире, особенно в высокоточных приложениях. С дальнейшими исследованиями и разработками в отечественных лабораториях исследователи начали изучать ее потенциал в различных отраслях, особенно для обработки материалов высокой сложности.

3. Применение технологии лазера с водяным направлением

Технология лазера с водяным направлением, обладающая уникальными преимуществами, продемонстрировала значительный потенциал в широком спектре отраслей.

3.1 Полупроводниковая и электронная промышленность

Технология лазера с водяным направлением добилась значительного прогресса в полупроводниковой промышленности. Она широко используется при разметке пластин, резке пластин и обработке небольших электронных компонентов. Лазеры с водяным направлением особенно подходят для обработки твердых и хрупких материалов, таких как кремний (Si) и карбид кремния (SiC), избегая повреждения материала, связанного с традиционной механической обработкой, и минимизируя термическое воздействие, вызванное традиционной лазерной резкой.

3.2 Производство медицинских устройств

В индустрии медицинских устройств технология лазера с водяным направлением оказалась бесценной. Ее бесконтактный метод обработки помогает избежать загрязнения и повреждения материала, особенно при производстве хирургических инструментов и имплантатов. Охлаждающий эффект струи воды уменьшает термическое повреждение, гарантируя, что материал сохраняет свою биосовместимость, и повышая безопасность и надежность медицинских устройств.

3.3 Аэрокосмическая промышленность

Аэрокосмическая промышленность требует чрезвычайно высокой точности и качества обработки, особенно для материалов, которые трудно обрабатывать. Технология лазера с водяным направлением преуспела в обработке аэрокосмических компонентов, таких как высокотемпературные детали двигателей, отверстия для охлаждения турбинных лопаток и лопатки из керамического матричного композита (CMC). Регулируя параметры лазера, лазеры с водяным направлением могут эффективно обрабатывать различные материалы, решая проблемы, которые традиционные методы обработки не могут преодолеть.

3.4 Обработка драгоценных камней

В индустрии обработки драгоценных камней технология лазера с водяным направлением продемонстрировала замечательные преимущества. Традиционные методы резки генерируют большое количество пыли и могут повредить драгоценные камни. Лазеры с водяным направлением, однако, непрерывно охлаждают зону резки тонкой струей воды, снижая риск повреждения драгоценного камня. Кроме того, технология гарантирует, что поверхность резки свободна от сужения, трещин и дефектов, тем самым максимизируя использование драгоценных камней.

4. Технические проблемы и перспективы на будущее

Хотя технология лазера с водяным направлением продемонстрировала огромный потенциал в различных областях применения, остается решить несколько проблем, прежде чем она сможет получить более широкое распространение. Высокая стоимость оборудования для лазеров с водяным направлением ограничивает его использование на некоторых небольших предприятиях. Кроме того, требуется дальнейшая оптимизация и стабилизация технологии, особенно при обработке различных материалов, для обеспечения стабильных результатов.

Однако, с непрерывным прогрессом в лазерных технологиях и увеличением инвестиций как со стороны отечественных, так и международных компаний, ожидается, что технология лазера с водяным направлением получит более широкое распространение в ближайшие годы. Ее будущие применения особенно перспективны в аэрокосмической промышленности, производстве полупроводников, медицинских устройствах и других областях высокой точности.

5. Заключение

Технология лазера с водяным направлением, обладающая высокой эффективностью, точностью и минимальным термическим повреждением, постепенно преобразует производственные возможности многих отраслей. По сравнению с традиционной лазерной обработкой, лазеры с водяным направлением предлагают превосходные характеристики с точки зрения точности, сохранения материала и качества поверхности. По мере созревания технологии и улучшения отечественных производственных возможностей, технология лазера с водяным направлением, несомненно, сыграет решающую роль в развитии точного производства в различных отраслях.