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            塑料激光焊接機_精密激光模切機_自動(dòng)化激光標識【萊塞激光】

            熱搜詞: 塑料激光焊接 激光打標機 激光模切機

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            紫外激光在精密加工技術(shù)行業(yè)的應用解析

            發(fā)布人:萊塞激光 發(fā)布時(shí)間:2021-07-28 17:35:04

            【摘要】

            本論文主要介紹了紫外激光加工技術(shù),通過(guò)實(shí)驗,比較紫外/紅外兩種激光加工材料的加工效果,發(fā)現與紅外激光相比,加工時(shí),紫外激光與紅外激光相比,加工邊緣更光滑,效率更高。

                

            本論文主要介紹了紫外激光加工技術(shù),通過(guò)實(shí)驗,比較紫外/紅外兩種激光加工材料的加工效果,發(fā)現與紅外激光相比,加工時(shí),紫外激光與紅外激光相比,加工邊緣更光滑,效率更高。對于用紅外透過(guò)率較高的材料加工的紅外器件而言,紫外激光具有明顯的優(yōu)勢。

             紫外激光在精密加工技術(shù)行業(yè)的應用解析(圖1)

            1、前言

            在20世紀,激光技術(shù)是與原子能、半導體和計算機并稱(chēng)的四大發(fā)明之一。四十多年來(lái),隨著(zhù)對小型電子和微電子元件需求的不斷增加,加工材料(特別是聚合物材料以及高熔點(diǎn)材料)的精密處理技術(shù)正逐漸成為激光在工業(yè)應用中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一.

            激光加工是激光工業(yè)的重要應用,它比傳統的機械加工更為精密、精確和快速。它利用激光與物質(zhì)的作用來(lái)加工包括金屬和非金屬的各種材料,涉及焊接、切割、打標、打孔、熱處理、成型等多種加工工藝。它獨特的性質(zhì)使其成為微處理的理想工具,目前在微電子、微機械、微光學(xué)加工三大領(lǐng)域得到了廣泛地應用。

            它是一種利用激光與物質(zhì)相互作用的特性,對材料(包括金屬和非金屬)進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔和微加工等的一種加工技術(shù)。

             

            激光加工有其獨特的特點(diǎn):

            (1)范圍很廣:任何材料都可以雕刻切割。

            (2)安全可靠:采用非接觸方式加工,物料不受機械擠壓或機械應力。

            (3)精密、精細,加工精度可達0.01毫米。

            (4)效果一致:保證同批加工效果一致。

            (5)高速、快速:可以根據電腦輸出的圖樣立即進(jìn)行高速雕刻切割,而且比線(xiàn)切割速度更快。

            (6)成本較低:不受加工數量的限制,激光加工對小批量加工服務(wù)較便宜。

            (7)切割縫隙?。杭す馇懈畹母羁p一般為0.02mm-0.05mm。

            (8)切削表面光滑:激光切割表面沒(méi)有毛刺。

            (9)熱變形??;激光加工中的激光切割縫細、速度快、能量集中,因此傳遞給切割材料的熱量很少,導致材料變形小。

            紅外線(xiàn)設備技術(shù)中使用的材料(寶石等)、加工條件(精度、變形等)都需要激光加工??紤]到激光的種類(lèi)很多,我們主要涉及紅外激光設備和紫外激光加工系統。所以,希望通過(guò)實(shí)驗,將同一種紫外/紅外激光加工系統對同一種材料的加工效果進(jìn)行比較,了解其特點(diǎn)和區別,并確定其適用范圍和優(yōu)勢,為今后更好地發(fā)展特種材料加工作鋪墊。

             

            2.激光裝置:

            采用1.06微米的激光裝置進(jìn)行激光輸出,單脈沖激光能量最大為60J,頻率為1Hz-100Hz(連續可調)。在焦面上將激光聚焦,在焦面上的功率密度可以達到105-1013W/cm2。激光焊接也可用于激光焊接,利用激光束具有良好的指向性和高功率密度等特性,通過(guò)光學(xué)系統,將激光束聚集在很小的范圍內,在極短的時(shí)間內,形成一個(gè)能量高度集中的局部熱源區,使被焊件熔化,形成牢固的焊點(diǎn)和焊縫。

             

            2.紫外線(xiàn)激光鉆孔機:

            UV激光鉆孔機,采用高功率三倍頻(DPSS)激光器,波長(cháng)為355nm,平均功率為2.3W,最高頻率可達100kHz,工件上的光斑直徑可小至20μm。本機采用繪圖軟件,參數設置合理,能完成鉆孔、刻線(xiàn)、切割等一系列操作。實(shí)驗表明,這種紫外激光鉆削加工所需有機材料主要有聚合物、紙制品等。無(wú)機鹽的材料有金屬,寶石,玻璃,陶瓷等。

             紫外激光在精密加工技術(shù)行業(yè)的應用解析(圖2)

            3.紫外/紅外激光比較:

            紅外線(xiàn)激光(波長(cháng)1.06微米)是一種廣泛用于材料處理的激光源。但在許多塑料和大量用作柔性電路板基體材料的特殊聚合物(例如聚酰亞胺)中,由于它們無(wú)法通過(guò)紅外或“熱”處理而得到精細加工。由于"熱能"使塑料變形,在切割或鉆孔的邊緣造成碳化破壞,這可能導致結構削弱和寄生傳導性途徑,而必須增加一些后續處理工序來(lái)提高加工質(zhì)量。所以,紅外激光器不適合處理某些柔性電路。此外,即使高能量密度下,銅也不能吸收紅外激光的波長(cháng),因此更嚴格地限制了其應用范圍。

            而紫外激光輸出波長(cháng)小于0.4微米,這是處理聚合物材料的主要優(yōu)點(diǎn)。

            不像紅外線(xiàn)處理,紫外微處理不需要進(jìn)行熱處理,而大部分材料對紫外光的吸收要比紅外光容易得多。高能量紫外光子直接破壞了許多非金屬材料表面的分子鍵,采用這種冷光蝕處理工藝加工而成的零件邊緣光滑,碳化程度最低。另外,紫外短波本身的特性對金屬和聚合物的機械微處理更有利。它可聚焦于亞微米量級的點(diǎn),因此能夠對微小的零件進(jìn)行加工,獲得很高的能量密度,即使脈沖能量不大,也能有效地處理材料。

             

            微孔洞在工業(yè)上的應用已相當廣泛,其主要形式有兩種:

            其中一種方法是使用紅外激光:加熱材料表面的物質(zhì)并蒸發(fā)(蒸發(fā))去除材料,這種方法通常稱(chēng)為熱加工。主要使用激光(波長(cháng)為1.06μm)。

            另一種是紫外激光:高能紫外光子直接破壞許多非金屬材料表面的分子鍵,使其與物體分離而不產(chǎn)生高熱,因此稱(chēng)為冷加工,主要使用紫外激光(波長(cháng)355納米)。

             

            4.結論:

            經(jīng)過(guò)對比試驗發(fā)現:

            (1)激光加工比傳統的機械加工更精確、更快速、更精確。

            (2)從鉆孔試驗中可以看出:紫外激光在加工速度、打眼精度和質(zhì)量效果方面比紅外激光在加工速度、打孔精度和質(zhì)量效果方面具有更大的優(yōu)勢。因此,對于一些直徑精度、孔的表面質(zhì)量要求以及加工材料熔點(diǎn)高的加工材料,可采用紫外激光代替紅外激光。

            (3)在切割過(guò)程中不難發(fā)現:用紫外激光切割一些金屬,如銅膜、鉬片等,具有切縫窄、熱影響范圍小、效率高等優(yōu)點(diǎn),適用于各種不同高精度微細薄膜器件的開(kāi)發(fā)。盡管固態(tài)半導體泵紫外激光有很多優(yōu)點(diǎn),但如何通過(guò)工藝參數的優(yōu)化與調整,更好地利用半導體泵紫外激光精密加工,是目前需要進(jìn)一步探討的問(wèn)題。



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