水導激光是一種先進激光與光子制造技術,其加工原理的研究涉及激光、材料、流體、傳熱學等多個學科,交叉性強,其中水與激光的耦合技術是該加工方法的關鍵技術。水導激光加工過程中的水射流沖擊力極低,其主要作用是傳輸激光至被加工表面,同時將熔融材料、多余熱量及殘渣帶走,目前已被廣泛應用于航空航天、電子、醫療等行業中進行鉆孔、劃槽、切割等作業。
水導激光技術的工作原理是通過利用激光在水與空氣的界面上發生全反射的現象,將激光束耦合到微細水射流之中。由于水的折射率和空氣不同,激光可以在水中進行全反射,其能量被限制在水束中。由于水的折射率高于空氣,激光進入水束后會在其內部持續反射,從而實現穩定傳輸。在實際應用中,激光通過高壓水流攜帶,被準確地引導至目標材料表面。加工時,激光集中能量迅速加熱局部區域,使該處水分瞬間汽化,產生高壓氣泡。當這些氣泡爆裂時,會釋放出強烈沖擊波,進一步破壞材料表面結構,完成微創或精密加工。
水導激光技術具有非接觸式加工、材料適應性好、加工過程可程序化等多項優勢,但受限于水導激光設備價格昂貴,部分下游應用企業對水導激光仍處于觀望態度,一定程度上限制了水導激光市場的發展。根據新思界產業研究中心發布的
《2025-2029年中國水導激光市場行情監測及未來發展前景研究報告》顯示,目前水導激光最大的應用領域為航空航天,大部分采購行為需要進行招投標,但在2020年、2022年國內疫情管控較為嚴格的時期,水導激光市場拓展受到阻礙。其中,2024年中國水導激光市場規模已經超過5000萬元。
由于水導激光設備的技術壁壘非常高,目前我國水導激光行業內生產企業數量較少,已經商業化生產設備的企業有:上海禧諾琺激光科技有限公司、南京中科煜宸激光技術有限公司、陜西渥特鐳銫機械制造有限公司。其中,上海禧諾琺激光科技有限公司的產品技術領先,在全球市場中的品牌知名度高,市場競爭力較強,在我國水導激光市場占據主要份額。
新思界
產業研究員認為,目前,我國水導激光行業生產工藝仍存在水束衰減、水射流微細化不足、噴嘴孔加工工藝不足、耦合對準控制系統欠缺研究等問題,需要增加研究投入。對此,水導激光生產企業應加大研發投入,改進現有的研發流程、生產工藝,建立面向市場、充分利用內部和外部資源的技術開發體系。
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