|
如果说要对材料进行切割，有很多方法可以实现，用锯切，还有用气切等方式，都可以实现对各种材料的切割。 , q1 _- w) L! I7 h8 r: U; P
但这些切割方法都并不完美，所以后来又发明出了水刀切割和激光切割，这也是现在广泛使用的切割方式，事实证明，这两种方式也是业内最有效的切割解决方案。 ' k; t4 f1 f s6 x& H9 h
 6 X# S e/ q9 g' ]- o& I
/ E4 g2 K- `" Q0 e a* z* A
但是人们并没有停止寻找更好的切割方式，例如说一些精密金属零部件的加工，或者是一些新材料的切割，就需要寻找新的切割方式，继而就研发出了独特的水刀激光切割技术。 & Z7 u/ `. R; k0 ]/ I
首先来看看水刀与激光这两种切割方法之间，有什么区别和相似之处。
7 j. w' @& d+ K
一：定义‍水刀，就是以水为刀，通过将水在容器内增压到超高压，再经过极小的喷嘴射出高压水流，从而实现对材料的切割；为了增加切割能力，还会将一些石榴砂，金刚石等磨料添加在水中，是一种现在广泛使用的切割方式。
! K6 g c2 h2 ^) W" N1 A/ _6 o o _1 u, i
* A1 R, P9 j8 W' E% r; o+ b1 r0 F0 e1 `+ K* q" {
7 T; K V# @: @5 Q- K) q7 G
激光切割，是通过机器制造出高功率的激光束，再照射到需要切割的材料，激光所产生的高温会将照射的材料熔化或者汽化，从而实现对材料的切割。 3 o" |' H, n; M# D2 X; S
二：切割的材料‍ R$ m o1 Y7 ^+ {8 f; ^9 j5 k
水刀，在可切割材料方面几乎没有限制，水刀切割时不会让材料产生热量，从而避免了被切割材料会产生的熔化，翘边，弯曲，燃烧等现象；水刀切割的常见材料类型包括塑料，橡胶，石材，瓷砖，不锈钢，以及其它金属等。
1 w+ ~0 V2 w$ B% P
* N; D T1 k/ z+ L3 z0 `6 b6 ^, |- V4 [; G' r- M. w4 e# |7 m! F$ w' D
激光，激光能够切割更广泛的金属，包括不锈钢和碳钢，以及铝和多种合金，某些激光可以切穿诸如木材，玻璃或塑料之类的非导电材料，但是激光产生的热量会对一些金属产品产生影响。 ) q6 h6 K6 `2 i" S
三：切割的厚度‍
3 x: J) J' l4 L6 M水刀：水刀切割材料的厚度并没有限制，主要还是要看所射出来的水流压强大小，压强越大就能切割越厚的材料。 - u8 x0 G. X. |
激光：在一般的机械车间中，大多数激光可以切割2厘米左右的金属，但是切割材料厚度也要根据金属而异，金属的熔点和导热性都会影响到激光切割的厚度；激光切割机的优势在于，它能够以比水刀高得多的速度切割更薄的材料。 , V9 g: P: F7 I$ K
四：切割的精度和质量‍4 e9 V3 a8 P" k* N1 j8 F
水刀：水刀的切口宽度在0.7毫米左右，切割面非常细，在某些情况下几乎达到机器的质量，但切缝的顶部到底部会有一些误差，材料越厚这种误差就会越大。 6 @5 z; Y1 v7 s
激光：激光的切割误差比水刀要小得多，当在小零件上切割紧密的几何形状或需要将零件紧密嵌套在一起时，使用激光切割就能实现，并且激光切割可以让切割型材表面更加干净和光洁，但随着厚度或速度的增加也会留下一些条纹。 + @5 x5 K8 ^' _ v) q+ \
五：比较总结‍
: C. d! d/ _1 s水刀：水刀切割是一种精确且用途广泛的切割方法，可以切割各种广泛的材料和厚度，虽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质量，还不会产生影响材料的热量。
. t! m0 A( D2 `% E7 x# G2 @5 I- G
 : d9 S/ S% S, S7 W
D6 v1 T2 E/ e+ p! I) m激光：激光切割非常快且准确，但需要取决于材料和厚度，在一般情况下，激光的速度和精度都非常高，较厚的材料或者会受到热量影响的材料，最好找到另一种切削方法。
, y2 k" ]% Q# M
激光与水刀结合
0 L* F( H* _6 h3 V. x随着碳纤维增强聚合物，以及陶瓷基复合材料等新材料的出现，这些新型材料的机加工成为一个问题。
% N4 c' n+ k; I3 @4 w( s, O
无论是水刀还是激光切割都有着一些缺陷，为了应对这一挑战，就开发了水刀激光切割技术来加工这类高级复合材料。 水刀激光切割是一种混合加工方式，也被称为激光微喷，是将激光与“细细的”水射流结合在一起，水射流（水刀）通过与常规光纤类似的方式精确地引导激光束从而实现切割，水刀不断冷却切割区并有效清除切割时产生的碎屑。 ' W( C- @1 R7 j! G; ?( \8 I9 ?4 n
 0 {7 F" d: `* z/ a5 l
& @: S, t1 E0 h+ i
该技术最先是应用在半导体晶圆切割上的，随着技术的成熟，逐渐推广到医疗设备，钟表加工，燃气和喷气发动机涡轮叶片，半导体设备的机械加工以及超硬工具制造过程中的材料切割。 % R# {. G2 `2 o- C, D. y
激光通过聚焦后会形成激光束，穿过加压水腔时就会推动水向前流动，并聚焦到喷嘴中，最后激光束将和水流一起从喷头中射出。
`0 r) p6 V: G! @7 M
 0 R7 Y6 F- e! d9 C. B1 L
# M# f$ s, ]* G6 T4 t* Y, y这个水流里是不加磨料的，所以切割主要还是靠激光，水的作用是利用水柱引导激光不分散，聚集激光能量切得更快，还有降温和清除碎屑作用。 5 t# t. R0 R2 ?' P$ u
从喷嘴到切割工件上的这段距离，激光束并不会分散，而是在水柱中不断反射前进，原理上类似于光纤传输，激光束可以在长达10cm的距离被引导，从而实现整齐的切缝，无需再次聚焦或距离控制。 7 A) A* I2 U' j' `; I+ A# J- c
 " ~! J, `3 e7 e. @3 ]2 F
2 [: _! ~8 f: I N0 x3 H
水刀激光切割能够获得非常高的切割质量，对材料没有热损伤，没有燃烧或热降解，毛刺更少，表面更光滑，直边切割有更高的精度，有助于保持孔径的高精度等优点，并且水刀可以不断冷却切割区，能够有效清除切割时产生的碎屑。
; Y+ Z; w: c z! l, R5 n
5 _. f& c, \1 L7 I U7 m8 O9 \ F# N3 x# m6 Q$ Y
水刀激光切割对于加工者来说，它可以有更快的生产速度，更广泛的加工材料，更高的可靠性和更高的切割质量，实现更低的切割成本。 5 m3 {' L" s; B
而随着更多新材料出现，水刀激光切割所有的这些特点，也将被更广泛的使用。
! i5 \; P5 v3 R' [ z$ O B# y | 
发表于 2022-12-12 15:55:21
