如果說要對材料進行切割,有很多方法可以實現,用鋸切,還有用氣切等方式,都可以實現對各種材料的切割。
( A7 l5 l" Z( Y
但這些切割方法都并不完美,所以后來又發明出了水刀切割和激光切割,這也是現在廣泛使用的切割方式,事實證明,這兩種方式也是業內最有效的切割解決方案。
, f+ m* s; v( Y+ g2 V {/ m0 a
" ?! e( b; S, _
Z; I3 S: y* k' m& x8 J1 T但是人們并沒有停止尋找更好的切割方式,例如說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,繼而就研發出了獨特的水刀激光切割技術。 + s9 \3 {+ v' E2 C
首先來看看水刀與激光這兩種切割方法之間,有什么區別和相似之處。 6 i! [7 D, [5 ~" x
一:定義‍水刀,就是以水為刀,通過將水在容器內增壓到超高壓,再經過極小的噴嘴射出高壓水流,從而實現對材料的切割;為了增加切割能力,還會將一些石榴砂,金剛石等磨料添加在水中,是一種現在廣泛使用的切割方式。 S! Q% W( t0 h `9 h6 M
![]()
@: f: Y; Y. j6 F2 Q" k
; c- V _+ N# [1 t5 X/ u
. M# U5 _+ `- G; J- o0 X# ~/ t激光切割,是通過機器制造出高功率的激光束,再照射到需要切割的材料,激光所產生的高溫會將照射的材料熔化或者汽化,從而實現對材料的切割。
+ M6 }0 _) _1 i3 j2 N1 L 二:切割的材料‍
0 E( F1 U6 U- q0 Z4 z. Y9 y水刀,在可切割材料方面幾乎沒有限制,水刀切割時不會讓材料產生熱量,從而避免了被切割材料會產生的熔化,翹邊,彎曲,燃燒等現象;水刀切割的常見材料類型包括塑料,橡膠,石材,瓷磚,不銹鋼,以及其它金屬等。 9 X- D& f; w1 O4 I2 k; j
![]()
- D; M2 K" a( W& j$ J) K( J6 {' h: u& }4 w1 B5 t) q( g& h: ~
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電材料,但是激光產生的熱量會對一些金屬產品產生影響。 . E; n+ U) x* v% ~# Q5 L# J7 {
三:切割的厚度‍
0 a1 D# [7 h8 a: E( A3 P4 b4 \水刀:水刀切割材料的厚度并沒有限制,主要還是要看所射出來的水流壓強大小,壓強越大就能切割越厚的材料。
" z" n3 g. U8 W
激光:在一般的機械車間中,大多數激光可以切割2厘米左右的金屬,但是切割材料厚度也要根據金屬而異,金屬的熔點和導熱性都會影響到激光切割的厚度;激光切割機的優勢在于,它能夠以比水刀高得多的速度切割更薄的材料。
+ ~7 D* b4 k1 I 四:切割的精度和質量‍% T8 R+ F, y7 ] Y
水刀:水刀的切口寬度在0.7毫米左右,切割面非常細,在某些情況下幾乎達到機器的質量,但切縫的頂部到底部會有一些誤差,材料越厚這種誤差就會越大。
9 N5 a0 V$ F+ C! d
激光:激光的切割誤差比水刀要小得多,當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,使用激光切割就能實現,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留下一些條紋。 3 e1 ]) e* X+ P6 L, |
五:比較總結‍
! D3 d/ P5 F- O8 b; u+ B6 M- Q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量,還不會產生影響材料的熱量。
; h5 A! `* i/ `
; k. I0 B9 g1 @- U: V
* ^! A% {3 J$ q5 |8 S5 X& R4 n- ~- h% q3 x激光:激光切割非常快且準確,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,較厚的材料或者會受到熱量影響的材料,最好找到另一種切削方法。
1 `3 F- V2 }& j1 |5 ?7 X; j 激光與水刀結合% Y4 I+ s8 Z5 g' p
隨著碳纖維增強聚合物,以及陶瓷基復合材料等新材料的出現,這些新型材料的機加工成為一個問題。
$ P7 E- d5 ~1 ?
無論是水刀還是激光切割都有著一些缺陷,為了應對這一挑戰,就開發了水刀激光切割技術來加工這類高級復合材料。 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“細細的”水射流結合在一起,水射流(水刀)通過與常規光纖類似的方式精確地引導激光束從而實現切割,水刀不斷冷卻切割區并有效清除切割時產生的碎屑。 9 S/ S) \. m$ y0 o a- x/ v9 R2 u
![]()
4 n3 j3 S& C/ v+ d6 H; O0 ]/ ] }7 T1 ]
該技術最先是應用在半導體晶圓切割上的,隨著技術的成熟,逐漸推廣到醫療設備,鐘表加工,燃氣和噴氣發動機渦輪葉片,半導體設備的機械加工以及超硬工具制造過程中的材料切割。 ; a, c' u8 q3 F6 v% v8 Z
激光通過聚焦后會形成激光束,穿過加壓水腔時就會推動水向前流動,并聚焦到噴嘴中,最后激光束將和水流一起從噴頭中射出。
5 T0 n% R: k- R. Y0 g) z( K
![]()
7 F6 f# K* k$ P5 T. X9 I7 M$ P* U9 z$ V+ a: d
這個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。 9 z7 `+ _: Z+ K1 q! B Z8 K2 q
從噴嘴到切割工件上的這段距離,激光束并不會分散,而是在水柱中不斷反射前進,原理上類似于光纖傳輸,激光束可以在長達10cm的距離被引導,從而實現整齊的切縫,無需再次聚焦或距離控制。 / Y* ^; [( H; w; b/ b2 A% q: Q# K
![]()
}, a3 k' F, f2 u" U
, p6 d0 Q+ N3 N ]* t' d0 N1 o( x* v水刀激光切割能夠獲得非常高的切割質量,對材料沒有熱損傷,沒有燃燒或熱降解,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點,并且水刀可以不斷冷卻切割區,能夠有效清除切割時產生的碎屑。
$ X! u- S: S! y; E. V: C
![]()
1 I* A J4 e- y
4 n9 R* ?, o$ q$ V0 `水刀激光切割對于加工者來說,它可以有更快的生產速度,更廣泛的加工材料,更高的可靠性和更高的切割質量,實現更低的切割成本。
- Q+ `5 z8 B9 ?& c! r# ~
而隨著更多新材料出現,水刀激光切割所有的這些特點,也將被更廣泛的使用。 - g, \& R0 Z' E% x' G6 Q" ^
|