TekninenⅠntroduktio
Laserkäsittely on kehittynein prosessointitekniikka, joka käyttää pääasiassa tehokkaita lasereita materiaalien kaivertamiseen ja leikkaamiseen. Päälaitteisiin kuuluu tietokone ja laserleikkauskone (kaiverruskone). Laserleikkausten ja -kaiverruksen käyttöprosessi on hyvin yksinkertainen, aivan kuten tietokoneen ja tulostimen käyttö paperille tulostamiseen ja erilaisten graafisten käsittelyohjelmistojen (CAD, piirikamera, CorelDRAW jne.) käyttö graafiseen suunnitteluun Sen jälkeen grafiikka siirretään laserleikkauskoneeseen (kaiverrus), joka voi helposti leikata (kaivertaa) grafiikan minkä tahansa materiaalin pinnalle ja leikata reunat suunnitteluvaatimusten mukaisesti.
Sen jälkeen, kun rubiinilaser keksittiin Bell Laboratoriesissa vuonna 1960, laseria on vähitellen sovellettu audiovisuaalisiin laitteisiin, jotka vaihtelevat, lääketieteelliset laitteet, käsittely ja muut alat.
Laserkäsittelyn alalla, vaikka laserlähettimen hinta on erittäin kallis (sadoista tuhansista miljooniin), mutta koska laserkäsittelyllä on etuja, joita perinteinen käsittely ei pysty vastaamaan, laserkäsittelyn osuus on ollut yli 50% jalostusteollisuudesta Yhdysvalloissa, Italiassa, Saksassa ja muissa maissa.
Lasersäde voidaan keskitä hyvin pieneen kokoon, joten se soveltuu erityisen hyvin tarkkuustyöstöon. Käsiteltyjen materiaalien koon ja käsittelyn tarkkuusvaatimusten mukaan laserkäsittelytekniikka on jaettu kolmeen tasoon:
(1) Suurten materiaalien laserkäsittelytekniikka, jonka pääobjektina on paksut levyt (useita millimetrejä kymmeniin millimetreihin), sen käsittelytarkkuus on yleensä millimetrin tai alimillimetrin tasolla.
(2) Tarkkuuslaserkäsittelytekniikka ottaa ohuen levyn (0,1-1,0 mm) pääkäsittelyobjektiksi, ja sen käsittelytarkkuus on yleensä kymmenen mikronia.
(3)Lasermikrokonchining-tekniikka, jonka pääkäsittelyobjektina on kaikenlaisia ohuita kalvoja, joiden paksuus on alle 100 μm, sen käsittelytarkkuus on yleensä alle 10 μm tai jopa μM.
Mekaanisessa teollisuudessa tarkkuus viittaa yleensä pieneen pinnan karheuteen ja erilaisten toleranssien pieneen valikoimaan (mukaan lukien sijainti, muoto, koko jne.). Tässä "tarkkuus" viittaa prosessointialueen pieneen aukkoon, eli rajakoko, joka voidaan saavuttaa jalostamalla, on pieni.
Edellä mainituissa kolmessa laserkäsittelytyypissä suurten osien laserkäsittelyteknologia on kypsynyt yhä enemmän, ja teollistumisen aste on ollut erittäin korkea; alalla on käytetty laajasti myös lasermikroprosenssiteknologiaa, kuten laserin hienosäätöä, lasertarkkuusetsintä, lasersuoraa kirjoitustekniikkaa.
Laser tarkkuustyöstöllä on seuraavat merkittävät ominaisuudet:
(1) Laaja kantama: lasertarkkutyöstössä on laaja valikoima esineitä, mukaan lukien lähes kaikki metalli- ja muut materiaalit; soveltuu materiaalien sintteringiin, poraamiseen, merkitsemiseen, leikkaamiseen, hitsaukseen, pinnan muuttamiseen ja kemialliseen höyrypinnan laskeumaan.
Sähkökemiallinen koneistus voi käsitellä vain johtavia materiaaleja, valokemiallista koneistusta voidaan käyttää vain syövyttävisiin materiaaleihin, plasman koneistusta on vaikea käsitellä joitakin materiaaleja, joilla on korkea sulamispiste.
(2) Tarkka ja huolellinen: lasersäde voidaan keskitä hyvin pieneen kokoon, joten se soveltuu erityisen hyvin tarkkuustyöstöon. Yleensä lasertarkkuustyöstö on parempi kuin muut perinteiset koneistusmenetelmät, koska sillä on vain vähän vaikuttamistekijöitä ja korkea koneistustarkkuus.
(3)Suuri nopeus ja suuri nopeus: koneistussyklin näkökulmasta EDM-työkaluelektrodi vaatii suurta tarkkuutta, suurta menetystä ja pitkää koneistussykliä; ontelon ja pintakatodimuotin suunnittelun sähkökemiallinen koneistus on suuri ja valmistussykli pitkä; valokemiallinen koneistusprosessi on monimutkainen; lasertarkkutyöstö on yksinkertaista ja raon leveyttä on helppo hallita, mikä voidaan tulostaa heti tietokoneen piirustuksen mukaan Nopea kaiverrus, leikkaus ja käsittely ovat nopeita, ja käsittelysykli on lyhyempi kuin muut menetelmät.
(4) Turvallinen ja luotettava: lasertarkkuustyöstö kuuluu kosketuksettomaan koneistukseen, joka ei aiheuta mekaanista ekstrusaatiota tai mekaanista rasitusta materiaaleille; verrattuna EDM: ään ja plasman kaarityöstöön, sen lämpö vaikuttaa vyöhykkeeseen ja muodonmuutokseen ovat hyvin pieniä, joten se voi käsitellä hyvin pieniä osia.
(3)Alhaiset kustannukset: ei rajoiteta käsittelyn määrällä, pienissä eräkäsittelypalveluissa laserkäsittely on halvempaa. Suurten tuotteiden jalostuksessa suurten tuotteiden muotinvalmistuskustannukset ovat erittäin korkeat, laserjalostus ei tarvitse muotin valmistusta, ja laserkäsittely voi täysin välttää materiaalin romahtamisen rei'itysten ja leikkausten aikana, mikä voi vähentää huomattavasti yritysten tuotantokustannuksia ja parantaa tuotteiden laatua.
(6) Leikkaussauma on pieni: laserleikkaussauma on yleensä 0,1-0,2 mm.
(7) Sileä leikkauspinta: laserleikkauspinnassa ei ole poranteriä.
(8) Pieni terminen muodonmuutos: laserkäsittelyn laserleikkaussauma on ohut, nopea ja energiakonsentraattinen, joten leikattavaan materiaaliin siirretty lämpö on pieni, mikä johtaa materiaalin hyvin pieneen muodonmuutokseen.
(9) Materiaalinsäästö: laserkäsittely tietokoneohjelmoinnilla voi olla eri muotoisia tuotteita materiaalien pesimiseen, maksimoida materiaalien käyttö, vähentää huomattavasti yritysmateriaalien kustannuksia.
(10)Se sopii hyvin uusien tuotteiden kehittämiseen: kun tuotepiirustus on muodostunut, laserkäsittely voidaan suorittaa välittömästi, ja voit saada uudet tuotteet lyhyessä ajassa.
Lasertarkkutyöstötekniikalla on yleensä monia etuja perinteisiin koneistusmenetelmiin verrattuna, ja sen käyttönäkymät ovat hyvin laajat.
Yleensä tarkkuustyöstössä käytettävät laserit ovat: CO2-laser, YAG-laser, kuparihöyrylaser, ekscimer-laser ja CO-laser.
Niistä suuritehoista CO2-laseria ja suuritehoista YAG-laseria käytetään laajalti laajamittaisen laserin prosessointitekniikassa; kuparihöyrylaseria ja excimer-laseria käytetään laajalti lasermikroprosessoritekniikassa; keski- ja pienitehoista YAG-laseria käytetään yleensä tarkkuuskäsittelyssä.
YhteinenApplications
Teknologian kehityessä perinteiset porausmenetelmät eivät pysty vastaamaan tarpeisiin moneen otteeseen. Esimerkiksi kovalla tungstenkarbidiseoksella on mahdotonta käsitellä pieniä reikiä, joiden halkaisija on kymmeniä mikroneja, ja syviä reikiä, joiden halkaisija on satoja mikroneja kovalla ja hauraalla punaisella ja safiirilla perinteisillä koneistusmenetelmillä.
Lasersäteen hetkellinen tehotiheys on jopa 108 w / cm2. Materiaali voidaan lämmittää sulamispisteeseen tai kiehumispisteeseen lyhyessä ajassa, ja edellä mainitut materiaalit voidaan rei'ittää. Verrattuna elektronisäteeseen, elektrolyysiin, sähkökipinään ja mekaaniseen poraukseen laserporauksella on hyvän laadun, korkean toistotarkkuuden, korkean yleispätevyyden, korkean tehokkuuden, edullisten kustannusten ja merkittävien kattavien teknisten ja taloudellisten hyötyjen edut. Ulkomaat ovat saavuttaneet erittäin korkean tason lasertarkkuporauksessa.
Sveitsiläinen yritys käyttää solid-state-laseria poratakseen reikiä lentokoneiden turbiinien teriin. Se voi käsitellä mikro-itiöitä, joiden halkaisija on 20–80 μ metriä, ja halkaisijan ja syvyyden suhde voi olla 1:80. Lasersäteen avulla voidaan myös käsitellä erilaisia mikromuotoisia reikiä hauraissa materiaaleissa, kuten keramiikassa, kuten sokeissa rei'issä, neliörei'issä jne., joita ei voida saavuttaa tavallisella koneistamisella.
Perinteiseen leikkausmenetelmään verrattuna lasertarkkuuden leikkaamisella on monia etuja. Se voi esimerkiksi leikata kapean viillon, leikkuujäämää ei ole lähes ollenkaan, lämpövaimennusalue on pieni, leikkausmelu on pieni ja se voi säästää 15- 30% materiaalista.
Koska laser tuskin pystyy tuottamaan mekaanista impulssia ja painetta leikattavalle materiaalille, se soveltuu lasin, keramiikan, puolijohteen ja muiden kovien ja hauraiden materiaalien leikkaamiseen. Lisäksi laserpilkku on pieni ja rako kapea, joten se soveltuu erityisesti kaikenlaiseen pienten osien tarkkuusleikkaukseen. Sveitsiläinen yritys käyttää tarkkuusleikkaukseen solid-state-laseria, ja sen mittatarkkuus on saavuttanut erittäin korkean tason.
Tyypillinen lasertarkkuleikkaus on smt-kaavaimen leikkaaminen painetuissa piirilevyissä. SMT-mallin perinteinen käsittelymenetelmä on kemiallinen etsantti. Sen kohtalokas haittapuoli on, että käsittelyn raja-arvo ei saa olla pienempi kuin levyn paksuus, ja kemiallinen etsing-prosessi on monimutkainen, käsittelysykli on pitkä ja syövyttävä väliaine saastuttaa ympäristöä.
Laserkäsittelyn avulla voidaan paitsi korjata nämä puutteet myös käsitellä valmis malli uudelleen, erityisesti käsittelyn tarkkuus ja aukkotiheys ovat selvästi parempia kuin ensimmäinen, ja tuotantokustannukset ovat myös hieman alhaisemmat kuin edellisillä, paljon korkeammat kuin kemiallisella etsaamilla. Koska laserin prosessointilaitteistolla on korkea tekninen sisältö ja korkea hinta, vain muutamat yritykset Yhdysvalloissa, Japanissa, Saksassa ja muissa maissa voivat tuottaa koko koneen.
Laserhitsauksen lämpöon vaikuttanut vyöhyke on hyvin kapea ja hitsaus on pieni, erityisesti se voi hitsata korkeita sulamispistemateriaaleja ja erilaisia metalleja, eikä sen tarvitse lisätä materiaaleja. Ulkomaissa saumahitsaukseen ja pistehitsaukseen on käytetty korkealla tasolla solid-state YAG -laseria. Lisäksi painetun piirin lähtevän linjan laserhitsaus ei vaadi virtauksen käyttöä ja voi vähentää lämpöiskua eikä sillä ole vaikutusta piirin ytimeen, mikä varmistaa integroidun piirin ytimen laadun.
Yli 20 vuoden ponnistelujen jälkeen lasertarkkuustyöstötekniikassa ja täydellisissä laitteissa, vaikka Kiinaa on sovellettu laser spot-hitsaukseen, saumahitsaukseen, ilmatiiviisiin hitsaukseen ja keraamisten laser scribing- ja mikro- ja pienten metalliosien merkitsemiseen, mutta lasertarkkuustyöstötekniikassa, mikroelektroniikan piirimallissa tarkkuusleikkaus- ja etsaustekniikassa, keramiikassa, jossa on korkea teknologiasisältö ja laajat sovellusmarkkinat Laserin tarkkuustyöstö , erikokoinen sokea reikä, epänormaali reikä ja ura posliinilla ja painetulla piirilevyllä on vielä tutkimus- ja kehitysvaiheessa, eikä vastaavaa teollista prototyyppiä ole.
Viime vuosina muutamat suuret ulkomaiset yritykset ovat nähneet lasertarkkuusteollisuuden valtavat potentiaaliset markkinat Kiinassa ja alkaneet perustaa sivuliikkeitä Kiinaan. Korkeat jalostuskustannukset kuitenkin lisäävät tuotteiden kustannuksia, ja monet yritykset ovat edelleen peloteltuja.
Kehityssuuntaus
Laser, jolla on korkea laatu, korkea hyötysuhde, vakaus, luotettavuus ja alhaiset kustannukset, on tarkkuustyöstön popularisoinnin ja soveltamisen lähtökohta. Yksi lasertarkkutyöstön kehitystrendeistä on koneistusjärjestelmän pienentäminen. Viime vuosina diodilla pumpattavan laserin kehitys on ollut hyvin nopeaa. Sillä on useita etuja, kuten korkea muuntotehokkuus, hyvä vakaus, hyvä säteen laatu, pieni koko ja niin edelleen. Siitä tulee todennäköisesti seuraavan sukupolven lasertarkkuustyöstön päälaser.
Koneistusjärjestelmän integrointi on toinen tärkeä lasertarkkuustyöstön trendi. Se on väistämätön suuntaus kehittää laser tarkkuus koneistus systematisoida ja täydentää laser tarkkuus koneistusprosessi eri materiaaleja, kehittää erityinen ohjausohjelmisto ystävällinen käyttöliittymä ja sopii laser tarkkuus koneistus, ja täydentää sitä vastaava prosessi tietokanta, yhdistää ohjaus, prosessi ja laser toteuttaa integrointi optinen, mekaaninen, sähköinen ja materiaalin käsittely.
Vaikka Kiinan ja ulkomaiden välillä on suuri kuilu laserprosessointiteknologiassa ja -laitteissa, jos parannamme lasersäteen laatua ja käsittelytarkkuutta jatkuvasti alkuperäiseltä pohjalta yhdistettynä materiaalien prosessointiteknologian tutkimukseen, valtaamme lasertarkkuuden käsittelymarkkinat mahdollisimman paljon ja tunkeudumme vähitellen lasermikroprosessointikenttään, voimme edistää laserprosessointiteknologian nopeaa kehitystä Lopulta , laser tarkkuus koneistus muodostaa laajamittaisen teollisuuden. JaKING' laseron omistettu huipputason laserlaitteiden kehittämiseen ja tuottamiseen käyttäjille ympäri maailmaa.