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,。 9 R8 \% d$ p+ L: D' e
但這些切割方法都并不完美,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)最有效的切割解決方案,。 / Z1 t. g2 o% K0 }4 i8 N. Q% R
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, I3 n; B6 a. P1 a4 ]- |" N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)。
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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,。
5 P' v9 G; s% a$ n# p9 O 一: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,。 ' x P/ O1 }4 C+ j8 P" m5 m
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+ S5 f( s. T" X+ o, {; Z" d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,。
) w0 D8 H" N% [! m6 _) N4 P; Q 二:切割的材料' c! {2 K' |1 M1 D2 Q
水刀,,在可切割材料方面幾乎沒(méi)有限制,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(lèi)型包括塑料,橡膠,,石材,,瓷磚,不銹鋼,,以及其它金屬等,。 2 x3 d/ H; b8 u2 x2 Y' r" G
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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(lèi)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。
% M6 B3 N0 c0 `9 i 三:切割的厚度
( |7 C5 }( P2 u$ q2 X- ?水刀:水刀切割材料的厚度并沒(méi)有限制,,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。
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激光:在一般的機(jī)械車(chē)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,。 & C% I- j6 m+ A( x: g
四:切割的精度和質(zhì)量* C+ }7 t' z1 P+ b# l
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,。
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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。 6 f6 o, c' M$ a" D( [" E6 M
五:比較總結(jié)* }0 z& G- ^: @$ Y/ ^
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,。 9 B' m/ d1 C0 m( t0 M: z, o" {
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' ^! r$ k+ q6 R/ f4 E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,,最好找到另一種切削方法。
) ^ w( T6 z) @1 X. f- j* m5 J6 Z 激光與水刀結(jié)合
- e- K' }4 H6 |$ `6 R% O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。 2 J1 ^! l# ~9 r% i; D8 `
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(lèi)高級(jí)復(fù)合材料。 水刀激光切割是一種混合加工方式,,也被稱(chēng)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(lèi)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,。
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該技術(shù)最先是應(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,。
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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,,最后激光束將和水流一起從噴頭中射出,。
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6 J% t; K$ m8 r5 K/ \8 S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,。
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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(lèi)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。 + Z3 _% _ C# |# ~/ S I" l
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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。 6 u1 I. g! S. c/ _
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& Z; j& j7 b$ V% J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,。
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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,。 ) |6 J' z$ D+ d$ e) L
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