水導激光設備:原理和應用領域

水導激光技術，又稱為激光微射流技術或微水刀激光技術，是21世紀很有代表性的科技產物之一，對高新技術的發展具有重要意義。該技術通過將激光束耦合進微細水射流中，利用激光能量與水流冷卻作用的協同作用，實現對材料的精密加工。水導激光設備憑借其獨特的優勢，在多個領域得到了應用。

優勢

1. 高精度加工：水導激光技術利用水射流的圓柱體結構，使傳導的激光能夠平行輸出，確保切割面高度平行，不產生坡度，提高了加工精度。

2. 無熱影響區：相比傳統激光加工，水導激光技術通過水流的冷卻作用，有效降低了加工過程中的熱損傷，避免了熱影響區的形成，從而提高了加工表面的質量。

3. 綠色高效：水導激光加工過程中，水流不僅帶走了加工碎屑，保持了加工區域的清潔，還通過其冷卻作用降低了材料的熱變形和熱損傷，實現了綠色高效的加工。

4. 很廣的適用性：該技術可用于金屬、液態金屬、半導體材料、陶瓷、碳化硅、金剛石等多種材料的加工，滿足復雜、精密的加工需求。

   
   

使用原理

水導激光設備主要由激光器、光路系統、水循環系統、工作臺和控制系統等部分組成。激光器產生高能激光束，通過光路系統引導到工作臺上。同時，水循環系統通過噴嘴噴射出柱狀水射流，激光束在水與空氣的界面上發生全反射，被耦合進微細水射流中。激光束在水射流的導引下，保持恒定的激光能量密度，到達加工材料表面。在激光束的照射下，水膜瞬間蒸發并產生強大的沖擊力，與激光束的能量共同作用，實現高精度切割。

由于水射流具有圓柱體結構，其導引作用使激光束能夠平行輸出，確保切割面高度平行。同時，水流的冷卻作用降低了加工過程中的熱損傷，提高了加工質量。此外，綠光激光器因其在水中傳輸損耗小、波長短、材料吸收率高的特點，已成為水導激光技術應用的標準光源。

應用領域

水導激光技術憑借其獨特的優勢，在多個領域得到了應用：

1. 半導體行業：在半導體材料的加工中，水導激光技術可用于晶錠滾圓、取芯、標記以及晶片劃片等環節，顯著提高加工效率和良率。

2. 航空航天領域：針對帶有不導電熱障涂層的航空發動機渦輪葉片等復雜結構件，水導激光技術能夠實現高精度的鉆孔加工，保障涂層不脫落，提高加工精度和質量。

3. 醫療器械：在醫療器械的制造中，水導激光技術可用于精密零部件的加工，如手術刀、導管等，確保產品的精度和安全性。

4. 新能源汽車：在新能源汽車的電池制造中，水導激光技術可用于電池極片的切割和打孔，提高生產效率和產品質量。

5. 其他領域：此外，水導激光技術還應用于電子電器、硬質合金、碳纖維復合材料等領域的加工中，滿足復雜、精密的加工需求。

水導激光設備以其高精度、無熱影響區、綠色高效和適用性很廣等優點，在多個領域得到了應用。隨著技術的不斷發展和完善，相信水導激光技術將在更多領域發揮重要作用，為工業制造領域的發展提供有力支持。