如果說(shuō)要對(duì)材料進(jìn)行切割,有很多方法可以實(shí)現(xiàn),用鋸切,還有用氣切等方式,都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種材料的切割。 

但這些切割方法都并不***,所以后來(lái)又發(fā)明出了水刀切割和激光切割,這也是現(xiàn)在廣泛使用的切割方式,事實(shí)證明,這兩種方式也是業(yè)內(nèi)***有效的切割解決方案。

但是人們并沒(méi)有停止尋找更好的切割方式,例如說(shuō)一些精密金屬零部件的加工,或者是一些新材料的切割,就需要尋找新的切割方式,繼而就研發(fā)出了獨(dú)特的水刀激光切割技術(shù)。 

首先來(lái)看看水刀與激光這兩種切割方法之間,有什么區(qū)別和相似之處。 

1、定義

水刀,就是以水為刀,通過(guò)將水在容器內(nèi)增壓到超高壓,再經(jīng)過(guò)極小的噴嘴射出高壓水流,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的切割;為了增加切割能力,還會(huì)將一些石榴砂,金剛石等磨料添加在水中,是一種現(xiàn)在廣泛使用的切割方式。

激光切割,是通過(guò)機(jī)器制造出高功率的激光束,再照射到需要切割的材料,激光所產(chǎn)生的高溫會(huì)將照射的材料熔化或者汽化,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的切割。 

2、切割的材料

水刀,在可切割材料方面幾乎沒(méi)有***,水刀切割時(shí)不會(huì)讓材料產(chǎn)生熱量,從而避免了被切割材料會(huì)產(chǎn)生的熔化,翹邊,彎曲,燃燒等現(xiàn)象;水刀切割的常見(jiàn)材料類型包括塑料,橡膠,石材,瓷磚,不銹鋼,以及其它金屬等。

激光,激光能夠切割更廣泛的金屬,包括不銹鋼和碳鋼,以及鋁和多種合金,某些激光可以切穿諸如木材,玻璃或塑料之類的非導(dǎo)電材料,但是激光產(chǎn)生的熱量會(huì)對(duì)一些金屬產(chǎn)品產(chǎn)生影響。 

3、切割的厚度

水刀:水刀切割材料的厚度并沒(méi)有***,主要還是要看所射出來(lái)的水流壓強(qiáng)大小,壓強(qiáng)越大就能切割越厚的材料。

激光:在一般的機(jī)械車間中,大多數(shù)激光可以切割2厘米左右的金屬,但是切割材料厚度也要根據(jù)金屬而異,金屬的熔點(diǎn)和導(dǎo)熱性都會(huì)影響到激光切割的厚度;激光切割機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于,它能夠以比水刀高得多的速度切割更薄的材料。 

4、切割的精度和質(zhì)量

水刀:水刀的切口寬度在0．7毫米左右,切割面非常細(xì),在某些情況下幾乎達(dá)到機(jī)器的質(zhì)量,但切縫的頂部到底部會(huì)有一些誤差,材料越厚這種誤差就會(huì)越大。

激光:激光的切割誤差比水刀要小得多,當(dāng)在小零件上切割緊密的幾何形狀或需要將零件緊密嵌套在一起時(shí),使用激光切割就能實(shí)現(xiàn),并且激光切割可以讓切割型材表面更加干凈和光潔,但隨著厚度或速度的增加也會(huì)留下一些條紋。 

5、比較總結(jié)

水刀:水刀切割是一種精確且用途廣泛的切割方法,可以切割各種廣泛的材料和厚度,雖然在某些材料中水刀的速度不如激光快,但可以提供高切割的質(zhì)量,還不會(huì)產(chǎn)生影響材料的熱量。

激光:激光切割非常快且準(zhǔn)確,但需要取決于材料和厚度,在一般情況下,激光的速度和精度都非常高,較厚的材料或者會(huì)受到熱量影響的材料,***好找到另一種切削方法。 

隨著碳纖維增強(qiáng)聚合物,以及陶瓷基復(fù)合材料等新材料的出現(xiàn),這些新型材料的機(jī)加工成為一個(gè)問(wèn)題。 

無(wú)論是水刀還是激光切割都有著一些缺陷,為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn),就開(kāi)發(fā)了水刀激光切割技術(shù)來(lái)加工這類***復(fù)合材料。 

水刀激光切割是一種混合加工方式,也被稱為激光微噴,是將激光與“細(xì)細(xì)的”水射流結(jié)合在一起,水射流(水刀)通過(guò)與常規(guī)光纖類似的方式精確地引導(dǎo)激光束從而實(shí)現(xiàn)切割,水刀不斷冷卻切割區(qū)并有效清除切割時(shí)產(chǎn)生的碎屑。

該技術(shù)***先是應(yīng)用在半導(dǎo)體晶圓切割上的,隨著技術(shù)的成熟,逐漸推廣到醫(yī)療設(shè)備,鐘表加工,燃?xì)夂蛧姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片,半導(dǎo)體設(shè)備的機(jī)械加工以及超硬工具制造過(guò)程中的材料切割。 

激光通過(guò)聚焦后會(huì)形成激光束,穿過(guò)加壓水腔時(shí)就會(huì)推動(dòng)水向前流動(dòng),并聚焦到噴嘴中,***后激光束將和水流一起從噴頭中射出。

這個(gè)水流里是不加磨料的,所以切割主要還是靠激光,水的作用是利用水柱引導(dǎo)激光不分散,聚集激光能量切得更快,還有降溫和清除碎屑作用。

從噴嘴到切割工件上的這段距離,激光束并不會(huì)分散,而是在水柱中不斷反射前進(jìn),原理上類似于光纖傳輸,激光束可以在長(zhǎng)達(dá)10cm的距離被引導(dǎo),從而實(shí)現(xiàn)整齊的切縫,無(wú)需再次聚焦或距離控制。

水刀激光切割能夠獲得非常高的切割質(zhì)量,對(duì)材料沒(méi)有熱損傷,沒(méi)有燃燒或熱降解,毛刺更少,表面更光滑,直邊切割有更高的精度,有助于保持孔徑的高精度等優(yōu)點(diǎn),并且水刀可以不斷冷卻切割區(qū),能夠有效清除切割時(shí)產(chǎn)生的碎屑。

水刀激光切割對(duì)于加工者來(lái)說(shuō),它可以有更快的生產(chǎn)速度,更廣泛的加工材料,更高的可靠性和更高的切割質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)更低的切割成本。

而隨著更多新材料出現(xiàn),水刀激光切割所有的這些特點(diǎn),也將被更廣泛的使用。

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