硬脆材料一直是精密制造領域中的“硬骨頭”，這些材料在加工過程中極易產(chǎn)生微裂紋或邊緣崩裂，用傳統(tǒng)的切割方式往往難以滿足高精度和高良品率的雙重要求。
例如碳化硅陶瓷，因其高硬度、高熔點、高耐磨性和耐腐蝕性，被廣泛應用于航空航天、半導體和新能源等行業(yè)。但在擁有高硬度的同時，碳化硅陶瓷在加工過程中也容易產(chǎn)生裂紋或邊緣崩裂，這些裂紋會影響成品的尺寸精度和外觀質(zhì)量，同時會降低部件的抗疲勞性，影響使用壽命。
然而，水導激光技術的出現(xiàn)，為硬脆材料的加工帶來了新思路：憑借獨特的水冷卻與沖刷作用，切割側壁更加平滑垂直，大幅減少了熱損傷和加工瑕疵，為行業(yè)帶來了一種革命性的解決方案。
一、水導激光技術原理
水導激光技術最早起源于瑞士，被應用于鐘表加工。其工作原理可以分為以下幾個步驟：首先，高壓水通過噴嘴形成高速微射流；接著，激光透過玻璃窗聚焦在噴孔內(nèi)，與水射流耦合；隨后，激光能量通過水射流“水光纖”的導引作用，形成高能量密度的激光微射流；最終，激光微射流與材料表面相互作用，材料因受熱消融被水流帶走，從而實現(xiàn)高效、精確的加工。
水導激光原理
水導激光過程
在微射流的參與下，水導激光也具備了和傳統(tǒng)加工方式（如普通激光加工）有明顯區(qū)別的特征，如：
①加工深度無需調(diào)焦：水導激光無需調(diào)整焦點，加工深度可達60mm。
②切割面垂直無錐度：水射流的圓柱體結構能有效傳導激光，使得切割面垂直且無錐度。
③硬脆材料加工無崩邊：水射流的持續(xù)冷卻作用顯著減少脆性材料的崩裂問題。
④無熱影響和掛渣：微射流可有效去除加工碎屑，加工區(qū)域幾乎無熱變形及熱應力。
⑤切面粗糙度低：微射流能量均勻分布，避免傳統(tǒng)激光焦斑能量分布不均導致的燒蝕現(xiàn)象。
⑥切割損耗低：縫寬低至0.05mm，適合切割昂貴材料。
利用水導激光技術切割的碳化硅陶瓷
二、水導激光切割適用范圍
①先進陶瓷加工
根據(jù)科詩特技術人員介紹，目前大部分陶瓷材料均可用水導激光加工，包括碳化物陶瓷（SiC、B4C、WC、MoC、TiC）、氮化物陶瓷（Si3N4、BN、AlN）、氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2、Ga2O3）、硼化物陶瓷（ZrB2、LaB6、TiB2）。
碳化硅零部件
咨詢電話：13522079385
水導激光在加工這些先進陶瓷材料時表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢——如為氧化鋯陶瓷打孔時，最小孔徑可達0.3mm；切割碳化硅件時最薄邊距達0.15mm，切面粗糙約低至0.8um；碳化硼零部件取芯長達60mm等?？傊畬Ъす饧夹g能有效解決碳化硅、氮化硅、碳化硼、氧化鋯等先進陶瓷直角、異形、超薄件傳統(tǒng)加工方法無法加工等難題。
②半導體材料加工
在對晶硅、藍寶石、碳化硅晶片、CVD金剛石等半導體材料進行晶錠滾圓/取芯、晶片改小、晶片異形加工等操作時，水導激光憑借無熱影響區(qū)、無微裂紋和切割面平整度高的特點，能夠滿足高端芯片和光電器件制造的嚴格要求。加工 厚度范圍為0.05-25mm，不僅可取芯、切邊、切口、異形加工一機多用，而且邊料完整，切面粗糙度僅為1um左右。
③硬質(zhì)金屬加工
水導激光在加工硬質(zhì)金屬如鎢鋼、鉬金屬等領域展現(xiàn)出強大能力。這些金屬因硬度高且耐熱性強，傳統(tǒng)加工方法效率低且易損傷工具，而水導激光切割不僅減少了工具磨損，還通過冷卻作用避免了熱變形，尤其適合精密零部件的制造。
總結
總之，水導激光技術不僅是制造領域的革新者，更是推動未來工業(yè)應用的重要力量。
