Микростанок лазерной обработки с направлением струи воды
Место происхождения:Китай
Минимальное количество заказа:1
Условия оплаты:Т/Т
Возможность поставки:По случаю
Срок поставки:2-4 НЕДЕЛИ
Детали упаковки:Пользовательские коробки
контакт
Add to Cart
Проверенные Поставщика
Shanghai Shanghai China
Адрес:
Комната 1-1805, No.1079 улица Дианшанху, район Цинпу, город Шанхай, Китай /201799
последний раз поставщика входа:
в рамках 38 .
Информация о продукте
Профиль Компании
Информация о продукте
Введение
Поскольку производство продолжает требовать более высокой точности и производительности, лазерная резка с водяной струей (WJGL) набирает обороты как в инженерном применении, так и в рыночном потенциале. В высокотехнологичных секторах, таких как аэрокосмическая промышленность, электроника, медицинские устройства и автомобилестроение, предъявляются строгие требования к точности размеров, целостности краев, контролю зоны термического влияния (HAZ) и сохранению свойств материалов. Традиционные процессы — механическая обработка, термическая резка и стандартная лазерная обработка — часто сталкиваются с чрезмерным тепловым воздействием, микротрещинами и ограниченной совместимостью с высокоотражающими или чувствительными к нагреву материалами.
Чтобы решить эти проблемы, исследователи внедрили высокоскоростную микро-водяную струю в лазерный процесс, создав WJGL. В этой конфигурации водяная струя одновременно служит в качестве среды для направления луча и эффективной среды для охлаждения/удаления мусора, улучшая качество резки и расширяя применимость материалов. Концептуально, WJGL — это инновационный гибрид традиционной лазерной обработки и резки водой, предлагающий высокую плотность энергии, высокую точность и заметно уменьшенное термическое повреждение — атрибуты, которые поддерживают широкий спектр сценариев прецизионного производства.
Принцип работы лазера с водяной струей
Как показано на рис. 1, основная концепция WJGL заключается в передаче лазерной энергии через непрерывную струю воды, эффективно функционирующую как «жидкое оптическое волокно». В обычных оптических волокнах свет направляется за счет полного внутреннего отражения (TIR) из-за разницы показателей преломления между сердцевиной и оболочкой. WJGL использует тот же механизм на границе вода-воздух: вода имеет показатель преломления примерно 1,33, а воздух — около 1,00. Когда лазер вводится в струю при соответствующих условиях, TIR удерживает луч внутри водяного столба, обеспечивая стабильное распространение с низкой расходимостью к зоне обработки.
Конструкция сопла и формирование микроструи
Эффективное сопряжение лазера со струей требует сопла, способного создавать стабильную, непрерывную, почти цилиндрическую микрострую, позволяя лазеру входить под подходящим углом для поддержания TIR на границе вода-воздух. Поскольку стабильность струи сильно влияет на стабильность передачи луча и согласованность фокусировки, системы WJGL обычно полагаются на точный контроль жидкости и тщательно разработанную геометрию сопла.
На рисунке 2 показаны репрезентативные состояния струи, генерируемые различными типами сопел (например, капиллярными и различными коническими конструкциями). Геометрия сопла влияет на сжатие струи, стабильную длину, развитие турбулентности и эффективность сопряжения — тем самым влияя на качество и повторяемость обработки.
Вода также проявляет зависимое от длины волны поглощение и рассеяние. В видимом и ближнем инфракрасном диапазонах поглощение относительно низкое, что поддерживает эффективную передачу. Напротив, поглощение увеличивается в дальнем инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, поэтому большинство реализаций WJGL работают в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах.
Рис. 2 Структуры сопел для формирования микроструи: (а) схема сжатия; (б) капиллярное сопло; (в) коническое сопло; (г) верхнее коническое сопло; (д) нижнее коническое сопло
Основные преимущества WJGL
Традиционные методы обработки включают механическую резку, термическую резку (например, плазменную/пламенную) и обычную лазерную резку. Механическая обработка основана на контакте; износ инструмента и силы резания могут вызывать микроповреждения и деформации, ограничивая достижимую точность и целостность поверхности. Термическая резка эффективна для толстых сечений, но обычно создает большую HAZ, остаточные напряжения и микротрещины, которые снижают механические характеристики. Обычная лазерная обработка, хотя и универсальна, все еще может страдать от относительно большой HAZ и нестабильной работы на высокоотражающих или чувствительных к нагреву материалах.
Как показано на рис. 3, WJGL использует воду в качестве среды передачи и одновременного хладагента, значительно уменьшая HAZ и подавляя деформацию и микротрещины, тем самым улучшая точность и качество краев/поверхности (см. рис. 4). Его преимущества можно резюмировать следующим образом:
Низкое термическое повреждение и улучшенное качество: Высокая удельная теплоемкость и непрерывный поток воды быстро отводят тепло, ограничивая накопление тепла и помогая сохранить микроструктуру и свойства.
Повышенная стабильность фокусировки и использование энергии: Ограничение внутри струи уменьшает рассеяние и потерю энергии по сравнению с распространением в свободном пространстве, обеспечивая более высокую плотность энергии и более последовательную обработку — хорошо подходит для тонкой резки, микросверления и сложных геометрий.
Более чистая и безопасная работа: Водная среда улавливает и удаляет дым, твердые частицы и мусор, уменьшая загрязнение воздуха и повышая безопасность труда.
Спецификация
| Система | Элемент | Параметры и описание |
|---|---|---|
| Система оптического пути | Тип лазера | Nd:YAG, импульсный |
| Система оптического пути | Длина волны (нм) | 532 |
| Система оптического пути | Средняя мощность (Вт) | 60 / 100 |
| Система оптического пути | Диаметр волокна (мкм) | Φ100 / Φ150 |
| Система водоснабжения | Стабильность давления воды (бар) | ±5 |
| Система водоснабжения | Давление воды (бар, макс.) | 500 |
| Система водоснабжения | Диаметр сопла (мкм) | 40–100 |
| Система перемещения | Рабочая область (вкл. приспособления) (мм) | 400 × 320 × 100 |
| Система перемещения | Максимальная скорость (мм/с) | 500 |
| Система перемещения | Точность позиционирования X/Y/Z (мкм) | ±3 мкм (JIS) / 5 мкм (ISO) |
| Система перемещения | Повторяемость X/Y/Z (мкм) | ±1,5 мкм (JIS) / 3 мкм (ISO) |
| Система перемещения | Размер рабочего стола (мм) | 320 × 320 |
| Система перемещения | Грузоподъемность рабочего стола (кг) | 20 |
| Размеры и вес | Габариты станка (Ш × Г × В) (мм) | 1200 × 1750 × 2100 |
| Размеры и вес | Габариты шкафа интеграции оптики и воды (Ш × Г × В) (мм) | 700 × 1500 × 1700 |
| Размеры и вес | Вес станка (кг) | 1200 |
| Размеры и вес | Вес шкафа интеграции оптики и воды (кг) | 500–600 |
Распределение применения и отраслевое распределение материалов для лазерной резки с водяной струей (WJGL)
Аэрокосмическая промышленность и энергетика (≈30–35%)
Этот сектор представляет собой наибольшую долю применений WJGL. Типичные материалы включают полимеры, армированные углеродным волокном (CFRP), композиты на основе алюминиевой матрицы (Al MMC) и композиты на основе керамической матрицы (CMC). WJGL особенно подходит для этих материалов благодаря своей способности минимизировать термическое повреждение и сохранять механические свойства при резке термочувствительных и анизотропных композитов, используемых в высокопроизводительных аэрокосмических и энергетических конструкциях.
Прецизионные инструменты и металлические материалы (≈25–30%)
Значительная часть использования WJGL посвящена прецизионной обработке металлов. Типичные области применения включают лопатки двигателей, изготовленные из суперсплавов на основе Ni (например, Inconel 718, Haynes 188), титановых сплавов (Ti-6Al-4V) и высокоточных компонентов, таких как детали наручных часов, изготовленные из Cu, Al и Ti. Технология обеспечивает высокую точность размеров, узкую ширину реза и превосходное качество поверхности.
Полупроводники и микроэлектроника (≈20–25%)
В секторе полупроводников и микроэлектроники WJGL широко применяется для резки кристаллических и хрупких материалов, включая кремниевые пластины, алмазы и фотоэлектрические материалы, такие как Si и GaAs. Его способность подавлять микротрещины, сколы и повреждения под поверхностью делает его хорошо подходящим для высокоточной резки пластин и микромасштабного производства.
Медицинские компоненты (≈10–15%)
Хотя доля медицинских применений меньше, они имеют высокую технологическую ценность. WJGL в основном используется для изготовления сердечно-сосудистых плоских стентов из биосовместимых сплавов, таких как CoCr, NiTi, Cr-Pt и магниевые сплавы. Процесс соответствует строгим требованиям к сверхтонким элементам, жестким допускам и минимальным зонам термического влияния, критичным для работы медицинских устройств.
В целом, отраслевое распределение показывает, что резка WJGL преимущественно используется в передовых производственных областях, где важны высокая точность, низкое термическое воздействие и превосходная целостность материала.
Часто задаваемые вопросы по лазеру с водяной струей (WJGL)
1) Что такое обработка лазером с водяной струей (WJGL)?
WJGL — это метод лазерной обработки, при котором лазерный луч вводится в микро-водяную струю. Водяная струя действует как среда для направления луча и среда для охлаждения/удаления мусора, обеспечивая высокую точность с уменьшенным термическим повреждением.
2) Как работает WJGL?
WJGL основан на полном внутреннем отражении на границе вода-воздух. Поскольку вода и воздух имеют разные показатели преломления, лазер может быть заключен и направлен внутри водяного столба — аналогично «жидкому оптическому волокну» — и стабильно доставлен в зону обработки.
3) Почему WJGL уменьшает зону термического влияния (HAZ)?
Непрерывно текущая вода эффективно удаляет тепло из-за своей высокой теплоемкости. Это подавляет накопление тепла, уменьшая HAZ, деформацию и микротрещины.
Микростанок лазерной обработки с направлением струи воды
Запрос Корзина
0