TekniskIintroduktion
Laserbearbetning är den mest avancerade processteknologin, som huvudsakligen använder högeffektiv laser för att gravera och skära material. Huvudutrustningen inkluderar en dator och laserskärningsmaskin (gravyr). Processen att använda laserskärning och snidning är väldigt enkel, precis som att använda en dator och skrivare för att skriva ut på papper, och använda en mängd olika grafisk bearbetningsprogram (CAD, kretskamera, CorelDRAW, etc.) för grafisk design. Därefter grafiken överförs till laserskärningsmaskinen, som enkelt kan klippa (hugga) grafiken till ytan på vilket material som helst och skära kanterna enligt designkraven.
Sedan uppfinningen av rubinlasern i Bell Laboratories 1960 har lasern gradvis applicerats på audiovisuell utrustning, spännvidd, medicinsk utrustning, bearbetning och andra områden.
Inom laserbearbetning, även om priset på lasersändare är mycket dyrt (hundratusentals till miljoner), men eftersom laserbehandling har de fördelar som traditionell bearbetning inte kan matcha, har laserbehandling svarat för mer än 50% av behandlingen industrin i USA, Italien, Tyskland och andra länder.
Laserstrålen kan fokuseras i mycket liten storlek, så den är särskilt lämplig för precisionsbearbetning. Beroende på storleken på det bearbetade materialet och noggrannhetskraven vid bearbetningen är laserbehandlingstekniken uppdelad i tre nivåer:
(1) Laserbearbetningstekniken i storskaliga material, med tjocka plattor (flera millimeter till dussintals millimeter) som huvudobjekt, dess bearbetningsnoggrannhet är i allmänhet i millimeter- eller submillimeternivå;
(2) Precisionslaserbearbetningstekniken tar den tunna plattan (0,1-1,0 mm) som huvudbehandlingsobjekt, och dess bearbetningsnoggrannhet är i allmänhet tio mikron;
(3)Laser-mikromaskinteknik, som riktar sig till alla typer av tunna filmer med tjocklek mindre än 100 μm som huvudbehandlingsobjekt, dess bearbetningsnoggrannhet är i allmänhet mindre än 10 μm eller till och med sub μm.
Inom den mekaniska industrin hänför sig precision vanligtvis till den lilla ytjämnheten och det lilla utbudet av olika toleranser (inklusive position, form, storlek, etc.)." precision" här hänvisas till det lilla klyftan i det bearbetade området, det vill säga den gränsstorlek som kan uppnås genom bearbetning är liten.
I ovanstående tre typer av laserbearbetning har laserbehandlingstekniken för storskaliga delar blivit allt mogenare och graden av industrialisering har varit mycket hög; laserbearbetningsteknik som finjustering av laser, laserprecisionsetsning, laser direktskrivningsteknik har också använts i stor utsträckning i branschen.
Laserprecisionsbearbetning har följande anmärkningsvärda funktioner:
(1) Brett utbud: precisionsbearbetning med laser har ett brett utbud av föremål, inklusive nästan alla metall- och icke-metallmaterial; lämplig för sintring, borrning, märkning, skärning, svetsning, ytmodifiering och kemisk ångavsättning av material.
Elektrokemisk bearbetning kan endast bearbeta ledande material, fotokemisk bearbetning kan endast användas för frätande material, plasmabearbetning är svårt att bearbeta vissa material med hög smältpunkt.
(2) Exakt och noggrant: laserstrålen kan fokuseras i mycket liten storlek, så den är särskilt lämplig för precisionsbearbetning. I allmänhet är laserprecisionsbearbetning överlägsen andra traditionella bearbetningsmetoder på grund av dess få påverkningsfaktorer och höga bearbetningsnoggrannhet.
(3)Hög hastighet och hög hastighet: ur bearbetningscykelns perspektiv kräver EDM-verktygselektrod hög precision, stor förlust och lång bearbetningscykel; elektrokemisk bearbetning av kavitets- och ytkatodformens arbetsbelastning är stor och tillverkningscykeln är lång; fotokemisk bearbetningsprocess är komplex; laserprecisionsbearbetning är enkel och slitsbredden är lätt att kontrollera, vilket kan matas ut omedelbart enligt datorritningen. Höghastighetsgravyr, skärning och bearbetning är snabba och bearbetningscykeln är kortare än andra metoder.
(4) Säker och pålitlig: laserprecisionsbearbetning tillhör beröringsfri bearbetning, vilket inte orsakar mekanisk strängsprutning eller mekanisk belastning på material; jämfört med EDM- och plasmabågbearbetning är dess värmepåverkade zon och deformation mycket liten, så den kan bearbeta mycket små delar.
(3)Låg kostnad: begränsas inte av antalet bearbetningar, för små batch-bearbetningstjänster är laserbehandling billigare. För bearbetning av stora produkter är formtillverkningskostnaden för stora produkter mycket hög, laserbearbetning behöver ingen formtillverkning och laserbearbetning kan helt undvika kollaps av material under stansning och klippning, vilket kraftigt kan minska produktionskostnaden för företag och förbättra kvaliteten på produkterna.
(6) Skärsömmen är liten: laserskärningens skärsöm är i allmänhet 0,1-0,2 mm.
(7) Slät skäryta: laserskärytan är fri från grader.
(8) Liten termisk deformation: Laserskärningssömmen för laserbearbetning är tunn, snabb och energikoncentrerad, så värmen som överförs till materialet som ska skäras är liten, vilket resulterar i mycket liten deformation av materialet.
(9) Materialbesparing: laserbearbetning med datorprogrammering, kan vara olika former av produkter för materialhäckning, maximera materialanvändningen, minska kostnaderna för företagsmaterial avsevärt.
(10)Det är mycket lämpligt för utveckling av nya produkter: när produktritningarna har formats kan laserbehandling utföras omedelbart och du kan få de nya produkterna på kortast möjliga tid.
I allmänhet har laserprecisionsbearbetningsteknik många fördelar jämfört med traditionella bearbetningsmetoder, och dess användningsutsikter är mycket breda.
Generellt är lasrarna som används för precisionsbearbetning: CO2-laser, YAG-laser, kopparlampor, excimerlaser och CO-laser.
Bland dem används högeffektiv CO2-laser och YAG-laser med stor effekt i storskalig laserbehandlingsteknik; kopparlampor och excimerlaser används i stor utsträckning inom laser-mikroprocessingsteknik; YAG-laser med medelhög och låg effekt används vanligtvis vid precisionsbehandling.
AllmänningAkomplikationer
(1) Precisionsborrning med laser
Med utvecklingen av teknik kan traditionella borrmetoder inte tillgodose behoven vid många tillfällen. Det är till exempel omöjligt att bearbeta små hål med en diameter av tiotals mikron på hård volframkarbidlegering och djupa hål med en diameter på hundratals mikron på hård och spröd röd och safir med konventionella bearbetningsmetoder.
Laserstrålens momentana effekttäthet är så hög som 108 w / cm2. Materialet kan värmas till smältpunkten eller kokpunkten på kort tid och ovanstående material kan perforeras. Jämfört med elektronstrålen, elektrolys, elektrisk gnista och mekanisk borrning har laserborrning fördelarna med god kvalitet, hög repetitionsnoggrannhet, hög universalitet, hög effektivitet, låg kostnad och anmärkningsvärda omfattande tekniska och ekonomiska fördelar. Utländska länder har nått en mycket hög nivå inom laserprecisionsborrning.
Ett schweiziskt företag använder en solid state-laser för att borra hål i turbinbladen på flygplan. Det kan bearbeta mikroporer med diametrar som sträcker sig från 20 mikrometer till 80 mikrometer, och förhållandet mellan diameter och djup kan nå 1:80. Laserstrålen kan också användas för att bearbeta olika typer av mikroformade hål på spröda material som keramik, såsom blindhål, fyrkantiga hål, etc., vilket inte kan uppnås med vanlig bearbetning.
(2) Precisionsskärning med laser
Jämfört med den traditionella skärmetoden har laserprecisionsskärning många fördelar. Det kan till exempel skära ett smalt snitt, det finns nästan ingen skärrester, det värmepåverkade området är litet, skärljudet är litet och det kan spara 15% - 30% av materialet.
Eftersom lasern knappast kan producera mekanisk impuls och tryck på materialet som skärs, är det lämpligt för skärning av glas, keramik, halvledare och andra hårda och spröda material. Dessutom är laserfläcken liten och slitsen smal, så den är särskilt lämplig för all slags precisionsskärning av små delar. Ett schweiziskt företag använder en solid state-laser för precisionsskärning och dess dimensionella noggrannhet har nått en mycket hög nivå.
En typisk tillämpning av laserprecisionsskärning är att skära SMT-stencil i kretskort. Den traditionella bearbetningsmetoden för SMT-mall är kemisk etsning. Dess allvarliga nackdel är att bearbetningens gränsstorlek inte bör vara mindre än platttjockleken, och den kemiska etsningen är komplex, bearbetningscykeln är lång och det frätande mediet förorenar miljön.
Användning av laserbehandling kan inte bara övervinna dessa brister, utan kan också bearbeta den färdiga mallen, speciellt bearbetningsnoggrannheten och gapdensiteten är uppenbarligen bättre än den förra, och produktionskostnaden är också något lägre än den tidigare från början mycket högre än kemisk etsning. Men på grund av det höga tekniska innehållet och det höga priset på hela utrustningen för laserbearbetning kan endast ett fåtal företag i USA, Japan, Tyskland och andra länder producera hela maskinen.
(3) Precisionssvetsning med laser
Den värmepåverkade zonen för lasersvetsning är mycket smal och svetsningen är liten, speciellt kan den svetsa material med hög smältpunkt och olika metaller, och det behöver inte tillsättas material. I utlandet har solid state YAG-laser använts för sömssvetsning och punktsvetsning på hög nivå. Dessutom kräver lasersvetsning av den utgående linjen i den tryckta kretsen inte användning av flöde och kan minska termisk chock och har ingen inverkan på kretskärnan, vilket säkerställer kvaliteten på den integrerade kretskärnan.
Efter mer än 20 års ansträngningar, inom laserprecisionsbearbetningsteknik och komplett uppsättning utrustning, även om Kina har använts inom lasersvetsning, sömsvetsning, lufttät svetsning och märkning av keramisk laserskrivning och mikro- och små metalldelar, men i laser precisionsbearbetningsteknik, mikroelektronisk kretsmall precision skär- och etsningsteknik, keramik med högteknologiskt innehåll och bred applikationsmarknad Laserprecisionsbearbetning av genomgående hål, blindhål, onormalt hål och spår i olika storlekar på porslin och kretskortet är fortfarande i forsknings- och utvecklingsstadiet, och det finns ingen motsvarande industriell prototyp.
Under de senaste åren har några stora utländska företag sett den enorma potentiella marknaden inom laserprecisionsbehandlingsindustrin i Kina och börjat etablera filialer i Kina. Men den höga kostnaden för bearbetning ökar produktkostnaden, och många företag är fortfarande avskräckta.
Utvecklingstrend
Laser med hög kvalitet, hög effektivitet, stabilitet, tillförlitlighet och låga kostnader är förutsättningen för popularisering och tillämpning av precisionsbearbetning. En av utvecklingstrenderna för laserprecisionsbearbetning är miniatyriseringen av bearbetningssystemet. Under de senaste åren har utvecklingen av den diodpumpade lasern varit mycket snabb. Den har en rad fördelar, såsom hög omvandlingseffektivitet, god stabilitet, bra strålkvalitet, liten storlek och så vidare. Det kommer sannolikt att bli huvudlasern för nästa generation av laserprecisionsbearbetning.
Integrationen av bearbetningssystemet är en annan viktig trend för laserprecisionsbearbetning. Det är en oundviklig trend för utvecklingen av laserprecisionsbearbetning för att systematisera och perfektionera laserprecisionsbearbetningsprocessen för olika material, utveckla speciell styrprogramvara med ett vänligt användargränssnitt och lämpligt för laserprecisionsbearbetning och komplettera den med en motsvarande processdatabas, kombinera styrning, process och laser för att förverkliga integrationen av optisk, mekanisk, elektrisk och materialbearbetning.
Även om det finns ett stort gap mellan Kina och främmande länder inom laserbearbetningsteknik och -utrustning, ockuperar vi laserprecisionsbehandlingsmarknaden kontinuerligt om vi kontinuerligt förbättrar laserstrålkvaliteten och behandlingsnoggrannheten, så mycket som möjligt, och gradvis tränger in i mikroprocesseringsfältet för laser, kan vi främja den snabba utvecklingen av laserbearbetningsteknik. Slutligen kommer laserprecisionsbearbetning att bilda en storskalig industri. OchKING' laserägnar sig åt att utveckla och producera laserutrustning på högsta nivå för användare världen över.