科诗特:水导激光如何革新硬脆材料的精密加工?

发布时间 | 2024-11-28 11:33 分类 | 企业专访 点击量 | 484
金刚石 碳化硅 氮化硅 氧化锆
导读:水导激光技术不仅是制造领域的革新者,更是推动未来工业应用的重要力量。在此,粉体圈与科诗特诚挚邀请各界行业伙伴携手探索更多潜在应用,共同开创技术新局面

硬脆材料一直是精密制造领域中的“硬骨头”,这些材料在加工过程中极易产生微裂纹或边缘崩裂,用传统的切割方式往往难以满足高精度和高良品率的双重要求。

例如碳化硅陶瓷,因其高硬度、高熔点、高耐磨性和耐腐蚀性,被广泛应用于航空航天、半导体和新能源等行业。但在拥有高硬度的同时,碳化硅陶瓷在加工过程中也容易产生裂纹或边缘崩裂,这些裂纹会影响成品的尺寸精度和外观质量,同时会降低部件的抗疲劳性,影响使用寿命。

然而,水导激光技术的出现,为硬脆材料的加工带来了新思路:凭借独特的水冷却与冲刷作用,切割侧壁更加平滑垂直,大幅减少了热损伤和加工瑕疵,为行业带来了一种革命性的解决方案。

一、水导激光技术原理

水导激光技术最早起源于瑞士,被应用于钟表加工。其工作原理可以分为以下几个步骤:首先,高压水通过喷嘴形成高速微射流;接着,激光透过玻璃窗聚焦在喷孔内,与水射流耦合;随后,激光能量通过水射流“水光纤”的导引作用,形成高能量密度的激光微射流;最终,激光微射流与材料表面相互作用,材料因受热消融被水流带走,从而实现高效、精确的加工。


水导激光原理

水导激光过程

在微射流的参与下,水导激光也具备了和传统加工方式(如普通激光加工)有明显区别的特征,如:

①加工深度无需调焦:水导激光无需调整焦点,加工深度可达60mm。

②切割面垂直无锥度:水射流的圆柱体结构能有效传导激光,使得切割面垂直且无锥度。

③硬脆材料加工无崩边:水射流的持续冷却作用显著减少脆性材料的崩裂问题。

④无热影响和挂渣:微射流可有效去除加工碎屑,加工区域几乎无热变形及热应力。

⑤切面粗糙度低:微射流能量均匀分布,避免传统激光焦斑能量分布不均导致的烧蚀现象。

⑥切割损耗低:缝宽低至0.05mm,适合切割昂贵材料。

利用水导激光技术切割的碳化硅陶瓷

二、水导激光切割适用范围

粉体圈于11月19日拜访了东莞市科诗特技术有限公司,这是一家专注于水导激光加工技术研发及设备销售的企业。通过与科诗特团队的深入交流,我们也进一步了解到这一技术在硬脆材料加工中的应用优势以及其典型案例,为接下来的分享提供了更具可信度的专业视角。


拜访合照

①先进陶瓷加工

根据科诗特技术人员介绍,目前大部分陶瓷材料均可用水导激光加工,包括碳化物陶瓷(SiC、B4C、WC、MoC、TiC)、氮化物陶瓷(Si3N4BN、AlN)、氧化物陶瓷(Al2O3ZrO2Ga2O3)、硼化物陶瓷(ZrB2LaB6TiB2)。

碳化硅零部件


材料时表现出显著优势——如为氧化锆陶瓷打孔时,最小孔径可达0.3mm;切割碳化硅件时最薄边距达0.15mm,切面粗糙约低至0.8um;碳化硼零部件取芯长达60mm等。总之,水导激光技术能有效解决碳化硅、氮化硅、碳化硼、氧化锆等先进陶瓷直角、异形、超薄件传统加工方法无法加工等难题。

②半导体材料加工

在对晶硅、蓝宝石、碳化硅晶片、CVD金刚石等半导体材料进行晶锭滚圆/取芯、晶片改小、晶片异形加工等操作时,水导激光凭借无热影响区、无微裂纹和切割面平整度高的特点,能够满足高端芯片和光电器件制造的严格要求。加工 厚度范围为0.05-25mm,不仅可取芯、切边、切口、异形加工一机多用,而且边料完整,切面粗糙度仅为1um左右。

③硬质金属加工

水导激光在加工硬质金属如钨钢、钼金属等领域展现出强大能力。这些金属因硬度高且耐热性强,传统加工方法效率低且易损伤工具,而水导激光切割不仅减少了工具磨损,还通过冷却作用避免了热变形,尤其适合精密零部件的制造。

总结

总之,水导激光技术不仅是制造领域的革新者,更是推动未来工业应用的重要力量。在此,粉体圈与科诗特诚挚邀请各界行业伙伴携手探索更多潜在应用,共同开创技术新局面。如果您对相关产品感兴趣,欢迎通过粉体圈客服(许文杰 18023001043)获取更多信息,与科诗特团队直接交流。

 

粉体圈 NANA

作者:粉体圈

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