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水导激光加工技术作为一种创新切割方法应运而生。它通过在激光切割过程中引入水流,能够有效减少热损伤,提高切割后的材料表面质量,从而实现对所需材料的精确加工,可以说是新一代精密加工利器。
从工业考古出发,水导激光是1986年由德国公司Aesculap-Werke AG发明的,首代设备仅仅是在光纤出口加了一小柱水流。1991年,Lasag AG公司在之前的基础上,将激光聚焦在喷嘴中,从而形成了真正意义上的水导激光。1997年,Synova SA公司将上述原理样机商用化,并进行了工业化应用[2]。早期的研究主要集中在激光与水介质的相互作用以及水介质对激光束的传输和聚焦效果。随着激光技术的不断进步,研究人员开始探索水导激光技术在其他领域的的应用。
进入21世纪,国内科学家们开始深入探索水导激光的技术原理。研究人员对激光在水中的传播特性,包括激光与水的相互作用、激光在水束中的折射和散射规律等进行了大量的理论研究和实验验证。例如,通过建立复杂的光学模型来模拟激光在不同水质(如纯水、含有微量杂质的水)中的传播路径,以更好地理解如何通过水来精确引导激光能量。这一时期,水导激光开始初步应用于一些对精度和热影响要求较高的特定领域,如珠宝加工和部分精密电子元件制造。
随着对水导激光加工技术的深入理解,其材料加工范围不断拓展。除了早期应用的材料外,研究学者还尝试应用于一些难加工材料,如超硬陶瓷和高强度金属合金。在医疗领域,水导激光被用于加工生物相容性材料,如用于制造植入式医疗器械的特殊聚合物和金属材料。在保证不损伤材料性能的前提下,适用于制造复杂的形状和结构的构件,满足医疗设备的特殊需求。
进入多元创新阶段,水导激光开始与其他先进技术进行融合。例如,与计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)技术相结合,实现了更加自动化和智能化的加工过程。通过CAD/CAM软件,可以精确地设计加工路径和参数,然后直接控制水导激光加工设备进行加工。
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