Стан та перспективи технології лазерної точної обробки

Лазерний промінь можна сфокусувати до дуже малого розміру, що робить його особливо придатним для точна механічна обробка. Ми поділяємо поточну технологію лазерної обробки на три рівні відповідно до розміру оброблюваного матеріалу та вимог до точності обробки:

• ① Технологія лазерної обробки великомасштабних матеріалів з товстими пластинами (від кількох міліметрів до десятків міліметрів) в якості основного об'єкта, а точність її обробки зазвичай знаходиться на рівні міліметра або субміліметра;
• ② Технологія точної лазерної обробки з тонкими пластинами (від 0.1 до 1.0 мм) в якості основного об'єкта обробки, а його точність обробки зазвичай становить близько десяти мікрон;
• ③ Технологія лазерного мікровиробництва, для різних плівок товщиною менше 100 мкм як основного об'єкта обробки, точність обробки зазвичай нижче 10 мікрон або навіть субмікронного рівня.

Слід зазначити, що в машинобудівній промисловості точність зазвичай означає малу шорсткість поверхні та невеликий діапазон допусків (включаючи положення, форму, розмір тощо). Однак термін «точність» у цій статті відноситься до невеликого зазору в оброблюваній області, що означає, що граничний розмір, який можна обробити, є малим. У трьох вищезгаданих типах лазерної обробки технологія лазерної обробки великих деталей стає все більш зрілою, а ступінь індустріалізації дуже високим. Багато літератури було переглянуто; Технології лазерної мікрообробки, такі як лазерне обрізання, точне лазерне травлення, технологія лазерного прямого запису, також широко використовуються в промисловості, і є багато відповідних звітів. Ця стаття буде присвячена технології лазерної точної обробки. Для зручності обробні цілі для точної обробки, згадані нижче, обмежуються тонкими пластинами (0.1-1.0 мм).

1. Порівняння між лазерною точною обробкою та традиційними методами обробки

З розвитком технологій, види технології точної обробки стають все більш і більш багатими.

Лазерна точна обробка має наступні істотні особливості:

• ①Сфера лазерної точної обробки широка, включаючи майже всі металеві та неметалічні матеріали. У той час як електролітична обробка може обробляти лише провідні матеріали, фотохімічна обробка підходить лише для легко корозійних матеріалів, а плазмовою обробкою важко обробляти деякі матеріали з високою температурою плавлення.
• ② Факторів, що впливають на якість лазерної точної обробки, небагато, точність обробки висока, і загалом вона краща за інші традиційні методи обробки.
• ③ З точки зору циклу обробки інструментальний електрод EDM вимагає високої точності, великих втрат і тривалого циклу обробки; конструкція катодної форми для обробної порожнини та профілю електролітичної обробки велика, а цикл виготовлення також тривалий; Процедури складні; лазерна точна обробка проста, ширину щілини легко регулювати та контролювати, швидкість обробки швидка, а цикл обробки коротший, ніж інші методи.
• ④Лазерна точна обробка відноситься до безконтактної обробки без механічної сили. У порівнянні з EDM та плазмовою обробкою, його зона термічного впливу та деформація дуже малі, тому він може обробляти дуже маленькі деталі.

Підсумовуючи, технологія лазерної точної обробки має багато переваг перед традиційними методами обробки, а перспективи її застосування дуже широкі.

2. Ознайомлення з широко використовуваним обладнанням для лазерної точної обробки

Лазери, які зазвичай використовуються для точної обробки, включають: CO2-лазери, YAG-лазери, лазери на парах міді, ексимерні лазери, СО-лазери тощо. Для отримання детальної інформації щодо їхніх лазерних характеристик дивіться літературу. 

Серед них у великомасштабній технології лазерної обробки широко використовуються потужні CO2-лазери та потужні YAG-лазери; в технології лазерної мікрообробки ширше використовуються лазери на парах міді та ексимерні лазери; YAG-лазери середньої та малої потужності зазвичай використовуються для точної обробки.

3. Застосування лазерної точної обробки та розробка Китаю та міжнародного

3.1 Міжнародний статус

3.1.1 Лазерне точне свердління

З розвитком технологій традиційний метод штампування в багатьох випадках не міг задовольнити потреби. Наприклад, на твердих сплавах карбіду вольфраму обробляються невеликі отвори діаметром кілька десятків мікрометрів; глибокі отвори діаметром кілька сотень мікрометрів обробляються на твердому і крихкому червоному і сапфірі тощо, чого неможливо досягти звичайними методами механічної обробки. Миттєва щільність потужності лазерного променя досягає 108 Вт / см2, що дозволяє нагріти матеріал до точки плавлення або кипіння за короткий час для досягнення перфорації на вищевказаних матеріалах. У порівнянні з електронним променем, електролізом, електричним іскровим та механічним свердлінням, лазерне свердління має хорошу якість, високу точність повторення, сильну універсальність, високу ефективність, низьку вартість та значні комплексні технічні та економічні переваги. Міжнародне точне лазерне свердління досягло дуже високого рівня. Швейцарська компанія використовує твердотільні лазери для пробивання отворів в лопатках турбін літаків, які можуть обробляти мікроотвори діаметром від 20 мкм до 80 мкм, а співвідношення діаметра до глибини може досягати 1:80 (див. рис. 1 (а)). . Лазерний промінь також може обробляти різні отвори спеціальної форми, такі як глухі отвори (див. малюнок 1 (b)) і квадратні отвори на крихких матеріалах, таких як кераміка, чого неможливо досягти звичайною механічною обробкою.

3.1.2 Точне лазерне різання

У порівнянні з традиційним методом різання, точність лазерне різання має багато переваг. Наприклад, він може робити вузькі надрізи, майже без залишків від різання, невелику зону термічного впливу, низький рівень шуму різання та може заощадити від 15% до 30% матеріалу. Оскільки лазер майже не створює механічних імпульсів і тиску на матеріал, що ріжеться, він підходить для різання твердих і крихких матеріалів, таких як скло, кераміка та напівпровідники. Крім того, пляма лазера невелика, а щілина вузька, тому вона особливо підходить для дрібних деталей. Вид точного різання. Швейцарська компанія використовує твердотільні лазери для точного різання, і його точність розмірів досягла дуже високого рівня.

Типовим застосуванням лазерного точного різання є вирізання трафаретів SMT на друкованих платах (див. рисунок 2). Традиційний метод обробки шаблонів SMT - це метод хімічного травлення. Його фатальним недоліком є ​​те, що граничний розмір обробки не повинен бути менше товщини пластини, а метод хімічного травлення має складний процес, тривалий цикл обробки, а корозійне середовище забруднює навколишнє середовище. 

Використання лазерної обробки дозволяє не тільки подолати ці недоліки, але й переробити готовий шаблон. Зокрема, точність обробки та щільність зазору значно кращі за попередні (див. рис. 3). Трохи нижчий за попередній. Однак через високу технологічність всього набору обладнання, що використовується для лазерної обробки, і високу ціну, лише декілька компаній у кількох країнах, таких як США, Японія та Німеччина, можуть виробляти всю машину.

3.1.3 Лазерне точне зварювання

Лазерне зварювання має дуже вузьку зону термічного впливу і невеликий зварний шов. Зокрема, він може зварювати матеріали з високою температурою плавлення та різнорідні метали без необхідності використання додаткових матеріалів. Міжнародне використання твердотільних YAG-лазерів для зварювання швів і точкового зварювання досягло високого рівня. Крім того, провідні дроти друкованої схеми зварюються лазером, що не вимагає використання флюсу, і може зменшити тепловий удар без впливу на кристал, тим самим забезпечуючи якість кристала інтегральної схеми (див. рисунок 4). .

3.2 Поточна ситуація в Китаї

Після більш ніж 20 років зусиль, з точки зору технології лазерної точної обробки та повного обладнання, хоча Китай використовувався в керамічному лазерному скрайбуванні та лазерному точковому зварюванні мікродрібних металевих деталей, зварюванні швів та герметичного зварювання та маркування, тощо 

Однак у технології лазерної точної обробки, процес точного різання та травлення шаблонів мікроелектронної схеми з високим технічним змістом і широким ринком застосування, наскрізні отвори, глухі отвори та отвори спеціальної форми, прорізи різних специфікацій та розмірів на керамічних листах та друкованих друковані плати Лазерна точна обробка та інші аспекти все ще знаходяться на стадії досліджень і розробок, і відповідний промисловий прототип не з'явився. 

Більшість користувачів у Китаї зазвичай використовують імпортовані шаблони або комісійну обробку в Гонконзі та інших місцях. Висока ціна та довгий цикл серйозно вплинули на цикл розробки продукту. За останні роки кілька великих міжнародних компаній побачили величезний потенційний ринок Китаю в галузі лазерної точної обробки. , Почало створювати філії в Китаї. Однак високі витрати на обробку збільшують собівартість продукції і все ще змушують багато підприємств відмовлятися від них.

4. Тенденція розвитку та перспективи технології лазерної точної обробки

Високоякісні, ефективні, стабільні, надійні та дешеві лазери є передумовами для просування та застосування точної обробки. Однією з тенденцій розвитку лазерної точної обробки є мініатюризація систем механічної обробки. В останні роки швидко розвиваються лазери з діодною накачкою. Він має ряд переваг, таких як висока ефективність перетворення, хороша стабільність роботи, хороша якість променя та малий розмір. Ймовірно, він стане основним лазером для наступного покоління лазерної точної обробки.

Інтеграція систем механічної обробки є ще однією важливою тенденцією в розвитку лазерної точної обробки. Систематизувати та вдосконалити технологію лазерної точної обробки різних матеріалів; розробити зручне, спеціальне програмне забезпечення для керування, яке підходить для лазерної точної обробки, і доповнити його відповідною базою даних процесів; поєднати контроль, процес і лазер для досягнення оптичної. Інтеграція машинної, електричної та механічної обробки матеріалів є неминучою тенденцією в розвитку лазерної точної обробки.

Хоча Китай має великий відрив від міжнародного з точки зору технології та обладнання лазерної обробки, якщо ми продовжимо покращувати якість лазерного променя та точність обробки на основі оригіналу, у поєднанні з дослідженнями технології обробки матеріалів, ми займемо лазерну точність ринок обробки якомога більше. І поступово проникнути в область лазерної мікрообробки, може сприяти швидкому розвитку лазерне різання технології, і в кінцевому підсумку перетворити лазерну точну обробку у великомасштабну промисловість.

Посилання на цю статтю: Стан та перспективи технології лазерної точної обробки

Заява про передрук: якщо немає спеціальних інструкцій, усі статті на цьому сайті оригінальні. Будь ласка, вкажіть джерело для передруку: https://www.cncmachiningptj.com/，дякую！

PTJ® забезпечує повний спектр спеціальної точності ЧПУ обробляючий Китай послуги. Сертифіковано ISO 9001: 2015 та AS-9100. Швидка точність 3, 4 та 5 осей Обробка з ЧПУ послуги, включаючи фрезерування, звернення до технічних вимог замовника, здатність обробляти деталі з металу та пластику з допуском +/- 0.005 мм. До вторинних послуг належать ЧПУ та звичайне шліфування, свердління,лиття під тиском,листовий метал та штампуванняНадання прототипів, повний цикл виробництва, технічна підтримка та повний огляд автомобільний, авіаційно-космічний, цвіль і пристосування, світлодіодне освітлення,медичний, велосипед та споживач електроніка галузей. Своєчасна доставка. Розкажіть нам трохи про бюджет вашого проекту та очікуваний час доставки. Ми з вами розробимо стратегію надання найбільш економічно вигідних послуг, які допоможуть вам досягти своєї мети. Ласкаво просимо зв’язатися з нами ( sales@pintejin.com ) безпосередньо для вашого нового проекту.