先进陶瓷因其高硬度、耐磨、耐腐和质轻等优越性能,被广泛应用于现代工业。然而,由于其高脆性和硬度,加工过程中面临着不小的困难。
目前,使用传统机械加工方法很难生产符合高科技领域需求的产品,存在效率低、加工质量不理想等问题。因此,以激光为加工能源的“激光加工技术”正逐渐在相关材料加工中得到应用。激光加工作为一种非接触式加工技术,能够避免材料脆性去除时产生的表面裂纹。通过将光能转变为热能,激光加工使工件表面局部温度迅速升高,从而使工件材料融化、汽化。然而,传统的激光加工技术不可避免地会形成热影响区,导致热变形以及工件表面出现“黑边”的问题。
▲粉体圈拜访科诗特
为了解决上述问题,东莞市科诗特技术有限公司率先推出了具有全自主知识产权的“水导激光切割技术”。不久前,粉体圈前往拜访了这家年轻而实力雄厚的科技公司,深入了解这一令人耳目一新的技术。在这里,我们也将所获得的见解分享给大家。
什么是“水导激光技术”?
根据科诗特负责人介绍,水导激光技术早起源于瑞士,被应用于钻石、钟表的加工。这项技术的原理是利用激光在水与空气的界面上发生全反射的现象,将激光约束在直径几十微米的微细水射流中,利用水的高密度和传导性能,使激光通过水射流进行传播和聚焦,从而实现材料加工。
▲水导激光原理图,激光在水束内部会发生全反射
在微射流的参与下,水导激光也具备了和传统激光加工有明显区别的特征,如:
由于水射流具有冷却作用,因此消除了热应力;
加工产生的杂质会随水束流走,不会污染材料和环境;
水束截面内能量均匀分布,加工时几乎不会有毛刺,碎屑,崩边等问题;
因不存在机械应力,可完美保障加工后的材料强度;
适合切割复杂表面材料,多层材料,超硬材料,切缝无锥度,良好的切盲槽和三维加工能力,切割精度±5μm。
▲水导激光加工过程示意图
负责人强调,水导激光的优势在于它相对于传统激光用时更短,切缝更窄,加工范围更大,而且精度高、效率高,加工的精细程度则视水射流喷嘴尺寸而定。因此这项技术在、半导体、新能源等要求严格的市场有明显的竞争优势,市场前景可观。
▲碳化硅晶锭滚圆加工过程(视频)
推广此项技术的意义
科诗特负责人讲到,目前先进制造业对精细加工的需求越来越高,但国内当前面临的国际贸易形式不太乐观,不少激光设备及激光器已禁止向中国销售,其中包括水导激光使用的激光器,迫使国内公司寻求其它方式的贸易合作。
为了解决这个卡脖子难题,2018年科诗特团队中心人员参与国家重点研发项目“激光高精度快速复合制造工艺与装备”,并在2022年1月成立了科诗特技术公司,水导激光项目正是公司的1号工程。
▲研发历程
目前,科诗特水导激光加工的中心技术已先后被攻克,中心部件经过1年以上验证,加工效果已在CVD晶种加工、钻石珠宝加工、SiC晶锭滚圆、精密陶瓷加工等应用领域取得客户认可。
▲碳化硅晶锭滚圆、氮化铝陶瓷取芯、氧化锆探针测试固定座加工
▲碳化硅陶瓷加工
总之,科诗特水导激光加工技术的突破,对实现国产仪器装备替代具有重要意义。如果您也想和具有理想的优良年轻企业及它们的产品感兴趣,欢迎通过广州先进陶瓷展客服 (邹经理13326633089) 与他们取得联系。
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