在如今的制造業(yè)中，追求高精度、高效率、低成本的加工方式已經(jīng)成為行業(yè)共識。而水導激光技術(shù)的出現，如同在平靜的湖面投下一顆石子，激起了層層漣漪，為傳統加工方式帶來(lái)了顛覆性的變革。
一、什么是水導激光
水導激光，顧名思義，就是利用水作為媒介引導激光進(jìn)行加工的一種技術(shù)。它巧妙地結合了激光加工的高精度、深聚焦以及水射流加工的柔性、冷卻等優(yōu)勢，創(chuàng )造出一種兼具兩者優(yōu)點(diǎn)的新型加工方式。
在水導激光加工中，激光能量并不像“干激光”那樣直接作用于工件表面，而是通過(guò)水流傳遞至工件。水流在這里可視作一根玻璃光纖，激光在水流中以類(lèi)似光纖傳導的方式精確、高效地被傳輸至指定區域。一旦穩定的水射流與工件表面接觸，水射流引導的激光能量便會(huì )被材料表面吸收，從而引發(fā)燒蝕區域的材料熔化、蒸發(fā)。在此過(guò)程中，水射流的沖擊力遠小于傳統水射流加工，水流的主要作用是傳導激光，同時(shí)帶走加工產(chǎn)生的廢料，并保持工件表面處于較低溫狀態(tài)，以保護其結構不受損傷。穩定的水射流在不超過(guò)水的擊穿閾值的情況下，能夠耦合不同波長(cháng)和脈寬的激光，并在適當的工作距離內作用于多種材質(zhì)的工件表面，從而滿(mǎn)足廣泛的生產(chǎn)需求。
二、水導激光的工作原理
1、激光與水界面的相互作用：
激光從空氣進(jìn)入水介質(zhì)時(shí)，會(huì )經(jīng)歷折射、散射和反射等過(guò)程，水的折射率使激光在界面上得到控制，有助于減少激光束的發(fā)散，從而確保能量能夠集中傳遞至工件。同時(shí)水與激光相互作用的這種特性可以避免激光在空氣中傳輸時(shí)能量的過(guò)多衰減。
2、水流內的激光模態(tài)控制：
由于激光在水射流中傳播時(shí)，水流的形態(tài)、速度和厚度會(huì )影響激光束的模態(tài)。通過(guò)控制水流的流速和形態(tài)，可以調節激光的模式，從而影響激光的焦點(diǎn)和分布。對激光模態(tài)的精確控制可以進(jìn)一步優(yōu)化能量在工件上的分布，以滿(mǎn)足微結構的加工需求。
3、液體介質(zhì)對激光波形的優(yōu)化：
在水導激光中，水介質(zhì)具有一定的自愈合能力，能在激光脈沖間隔期間快速恢復傳輸通道。特別是對于高頻脈沖激光，水射流的自愈特性確保了激光束的穩定傳輸，同時(shí)避免了高頻激光對水流形態(tài)的損耗影響。
三、水導激光的優(yōu)勢
1、高精度： 水流引導激光束到達目標位置，有效減少激光散射，提高加工精度，可實(shí)現微米級加工。
2、深聚焦： 水流對激光束的引導作用，可以突破空氣介質(zhì)的限制，實(shí)現更深焦距的激光加工。
3、無(wú)毛刺： 高速水流的沖刷作用，可以去除加工過(guò)程中產(chǎn)生的毛刺，提高表面質(zhì)量。
4、適用范圍廣： 可以加工金屬、陶瓷、玻璃、復合材料等多種材料，尤其適用于傳統激光難以加工的材料，如鈦合金、鎳基合金等。
5、環(huán)保高效： 水是良好的冷卻劑和潤滑劑，可以提高加工效率，降低能耗，并且水可循環(huán)利用，更加環(huán)保。
水導激光技術(shù)的出現，為制造業(yè)帶來(lái)了新的發(fā)展機遇。相信隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，水導激光的應用領(lǐng)域將會(huì )越來(lái)越廣泛，為推動(dòng)制造業(yè)轉型升級、實(shí)現高質(zhì)量發(fā)展做出更大的貢獻。
