TeknikⅠgiriş
Lazer işleme, esas olarak malzemeleri oymak ve kesmek için yüksek verimli lazeri kullanan en gelişmiş işleme teknolojisidir. Ana ekipman bir bilgisayar ve lazer kesme (gravür) makinesi içerir. Lazer kesim ve oyma kullanma işlemi, tıpkı kağıda yazdırmak için bir bilgisayar ve yazıcı kullanmak ve grafik tasarımı için çeşitli grafik işleme yazılımı (CAD, devre kamerası, CorelDRAW, vb.) kullanmak gibi çok basittir Bundan sonra, grafikler herhangi bir malzemenin yüzeyine kolayca kesebilen (oyabilen) ve kenarları tasarım gereksinimlerine göre kesebilen lazer kesim (oyma) makinesine aktarılır.
1960 yılında Bell Laboratuvarlarında yakut lazerin icadından bu yana, lazer yavaş yavaş görsel-işitsel ekipmanlara, tıbbi ekipmanlara, işlemeye ve diğer alanlara uygulanmıştır.
Lazer işleme alanında, lazer vericinin fiyatı çok pahalı olmasına rağmen (yüz binlerce ila milyon), ancak lazer işleme geleneksel işlemenin eşleştiremeyeceği avantajlara sahip olduğundan, lazer işleme Amerika Birleşik Devletleri, İtalya, Almanya ve diğer ülkelerdeki işleme endüstrisinin% 50'sinden fazlasını oluşturmuştur.
Lazer ışını çok küçük bir boyuta odaklanabilir, bu nedenle hassas işleme için özellikle uygundur. İşlenen malzemelerin boyutuna ve işlemenin doğruluk gereksinimlerine göre, lazer işleme teknolojisi üç seviyeye ayrılır:
(1) Ana nesne olarak kalın plakalara (birkaç milimetre ila düzinelerce milimetre) sahip büyük ölçekli malzemelerin lazer işleme teknolojisi, işleme doğruluğu genellikle milimetre veya milimetre altı seviyesindedir;
(2) Hassas lazer işleme teknolojisi, ince plakayı (0.1-1.0mm) ana işleme nesnesi olarak alır ve işleme doğruluğu genellikle on mikrondur;
(3)Ana işleme nesnesi olarak kalınlığı 100 μm'den az olan her türlü ince filmi hedefleyen lazer mikromakine teknolojisi, işleme doğruluğu genellikle 10 μm'den azdır ve hatta alt μM.
Mekanik endüstrisinde hassasiyet genellikle küçük yüzey pürüzlülüğünü ve çeşitli toleransların küçük yelpazesini (konum, şekil, boyut vb.) ifade eder. Buradaki "hassasiyet" işlenmiş alandaki küçük boşluğu ifade eder, yani işlenerek elde edilebilen sınır boyutu küçüktür.
Yukarıdaki üç lazer işleme türünde, büyük ölçekli parçaların lazer işleme teknolojisi giderek olgunlaşmış ve sanayileşme derecesi çok yüksek olmuştur; lazer ince ayar, lazer hassas gravür, lazer doğrudan yazma teknolojisi gibi lazer mikroişlemcilik teknolojisi de sektörde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Lazer hassas işleme aşağıdaki dikkat çekici özelliklere sahiptir:
(1) Geniş aralık: lazer hassas işleme, hemen hemen tüm metal ve metal olmayan malzemeler de dahil olmak üzere çok çeşitli nesnelere sahiptir; sinterleme, delme, işaretleme, kesme, kaynak, yüzey modifikasyonu ve malzemelerin kimyasal buhar biriktirmesi için uygundur.
Elektrokimyasal işleme sadece iletken malzemeleri işleyebilir, fotokimyasal işleme sadece aşındırıcı malzemeler için kullanılabilir, plazma işleme yüksek erime noktasına sahip bazı malzemeleri işlemek zordur.
(2) Hassas ve titiz: lazer ışını çok küçük bir boyuta odaklanabilir, bu nedenle hassas işleme için özellikle uygundur. Genel olarak, lazer hassas işleme, az sayıda etkileyen faktörü ve yüksek işleme doğruluğu nedeniyle diğer geleneksel işleme yöntemlerinden daha üstündür.
(3)Yüksek hız ve yüksek hız: işleme döngüsü açısından, EDM takım elektrodu yüksek hassasiyet, büyük kayıp ve uzun işleme döngüsü gerektirir; boşluk ve yüzey katot kalıp tasarım iş yükünün elektrokimyasal işlenmesi büyük ve üretim döngüsü uzundur; fotokimyasal işleme işlemi karmaşıktır; lazer hassas işleme işlemi basittir ve yarık genişliğinin kontrolü kolaydır, bu da bilgisayar çizimine göre hemen çıkış yapılabilir Yüksek hızlı gravür, kesme ve işleme hızlıdır ve işlem döngüsü diğer yöntemlere göre daha kısadır.
(4) Güvenli ve güvenilir: lazer hassas işleme, malzemeler üzerinde mekanik ekstrüzyona veya mekanik strese neden olmayacak temassız işlemeye aittir; EDM ve plazma ark işleme ile karşılaştırıldığında, ısıdan etkilenen bölgesi ve deformasyonu çok küçüktür, bu nedenle çok küçük parçaları işleyebilir.
(3)Düşük maliyet: işleme sayısı ile sınırlı değildir, küçük toplu işleme hizmetleri için lazer işleme daha ucuzdur. Büyük ürünlerin işlenmesi için, büyük ürünlerin kalıp üretim maliyeti çok yüksektir, lazer işleme herhangi bir kalıp üretimine ihtiyaç duymaz ve lazer işleme, işletmelerin üretim maliyetini büyük ölçüde düşürebilecek ve ürünlerin kalitesini artırabilecek delme ve kesme sırasında malzemenin çökmesini tamamen önleyebilir.
(6) Kesme dikişi küçüktür: lazer kesimin kesme dikişi genellikle 0.1-0.2mm'dir.
(7) Pürüzsüz kesme yüzeyi: lazer kesim yüzeyi çapak içermez.
(8) Küçük termal deformasyon: lazer işlemenin lazer kesim dikişi ince, hızlı ve enerji konsantredir, bu nedenle kesilecek malzemeye aktarılan ısı küçüktür, bu da malzemenin çok küçük deformasyonuna neden olur.
(9) Malzeme tasarrufu: bilgisayar programlama ile lazer işleme, malzeme yuvalama için ürünlerin farklı şekilleri olabilir, malzemelerin kullanımını en üst düzeye çıkarır, kurumsal malzemelerin maliyetini büyük ölçüde azaltır.
(10)Yeni ürünlerin geliştirilmesi için çok uygundur: ürün çizimleri oluşturulduktan sonra lazer işleme hemen yapılabilir ve yeni ürünleri en kısa sürede alabilirsiniz.
Genel olarak, lazer hassas işleme teknolojisi geleneksel işleme yöntemlerine göre birçok avantaja sahiptir ve uygulama beklentisi çok geniştir.
Genellikle, hassas işleme için kullanılan lazerler şunlardır: CO2 lazer, YAG lazer, bakır buhar lazer, excimer lazer ve CO lazer.
Bunlar arasında, yüksek güçlü CO2 lazer ve yüksek güçlü YAG lazer, büyük ölçekli lazer işleme teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır; bakır buhar lazer ve excimer lazer lazer mikroişlemci teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır; orta ve düşük güçlü YAG lazer genellikle hassas işlemede kullanılır.
OrtakApplications
Teknolojinin gelişmesiyle geleneksel sondaj yöntemleri birçok kez ihtiyaçları karşılayamadı. Örneğin, sert tungsten karbür alaşım üzerinde onlarca mikron çapında küçük delikler ve sert ve kırılgan kırmızı ve safir üzerinde yüzlerce mikron çapında derin delikleri geleneksel işleme yöntemleriyle işlemek mümkün değildir.
Lazer ışınının anlık güç yoğunluğu 108 w / cm2 kadar yüksektir. Malzeme kısa sürede erime noktasına veya kaynama noktasına ısıtılabilir ve yukarıdaki malzemeler delinebilir. Elektron ışını, elektroliz, elektrik kıvılcımı ve mekanik delme ile karşılaştırıldığında, lazer delme kaliteli, yüksek tekrarlama doğruluğu, yüksek evrensellik, yüksek verimlilik, düşük maliyet ve dikkat çekici kapsamlı teknik ve ekonomik faydalar avantajlarına sahiptir. Yabancı ülkeler lazerle hassas sondajda çok yüksek bir seviyeye ulaştı.
İsviçreli bir şirket, uçakların türbin kanatlarında delikler açmak için katı hal lazeri kullanıyor. 20 μm ila 80 μ m arasında değişen çaplara sahip mikro gözenekleri işleyebilir ve çapın derinliğe oranı 1:80'e ulaşabilir. Lazer ışını, seramik gibi kırılgan malzemeler üzerinde, sıradan işleme ile elde edilemeyen kör delikler, kare delikler gibi çeşitli mikro şekilli delikleri işlemek için de kullanılabilir.
Geleneksel kesim yöntemi ile karşılaştırıldığında, lazer hassas kesmenin birçok avantajı vardır. Örneğin, dar bir kesi kesebilir, neredeyse hiç kesme kalıntısı yoktur, ısıdan etkilenen alan küçüktür, kesme gürültüsü küçüktür ve malzemenin% 15 - 30'unu kurtarabilir.
Lazer, kesilen malzeme üzerinde mekanik impuls ve basınç üretemediğinden, cam, seramik, yarı iletkenler ve diğer sert ve kırılgan malzemeleri kesmek için uygundur. Ek olarak, lazer noktası küçüktür ve yarık dardır, bu nedenle özellikle küçük parçaların her türlü hassas kesimi için uygundur. İsviçreli bir şirket hassas kesim için katı hal lazer kullanıyor ve boyutsal doğruluğu çok yüksek bir seviyeye ulaştı.
Lazer hassas kesmenin tipik bir uygulaması, baskılı devre kartlarındaki SMT şablonlarını kesmektir. SMT şablonunun geleneksel işleme yöntemi kimyasal gravürdür. Ölümcül dezavantajı, işlemenin sınır boyutunun plaka kalınlığından daha az olmaması ve kimyasal gravür işleminin karmaşık olması, işlem döngüsünün uzun olması ve aşındırıcı ortamın çevreyi kirletmesidir.
Lazer işlemeyi kullanarak, sadece bu eksikliklerin üstesinden gelmekle kalmaz, aynı zamanda bitmiş şablonu yeniden işleyebilir, özellikle işleme doğruluğu ve boşluk yoğunluğu açıkça eskisinden daha iyidir ve üretim maliyeti de kimyasal gravürden çok daha yüksek olan eskisinden biraz daha düşüktür. Bununla birlikte, lazer işleme için tüm ekipman setinin yüksek teknik içeriği ve yüksek fiyatı nedeniyle, tüm makineyi Amerika Birleşik Devletleri, Japonya, Almanya ve diğer ülkelerdeki sadece birkaç şirket üretebilir.
Lazer kaynağın ısıdan etkilenen bölgesi çok dardır ve kaynak küçüktür, özellikle yüksek erime noktası malzemelerini ve benzer olmayan metalleri kaynaklayabilir ve malzeme eklemesine gerek yoktur. Yabancı ülkelerde dikiş kaynağı ve nokta kaynağı için yüksek düzeyde katı hal YAG lazer kullanılmıştır. Ek olarak, baskılı devrenin giden hattının lazer kaynağı akı kullanımını gerektirmez ve termal şoku azaltabilir ve devre çekirdeği üzerinde hiçbir etkisi olmaz, böylece entegre devre çekirdeğinin kalitesini sağlar.
20 yılı aşkın çabalardan sonra, lazer hassas işleme teknolojisinde ve komple ekipman setinde, Çin lazer nokta kaynağı, dikiş kaynağı, hava geçirmez kaynak ve seramik lazer scribing ve mikro ve küçük metal parçaların işaretlenmesinde uygulanmış olmasına rağmen, ancak lazer hassas işleme teknolojisinde, mikroelektronik devre şablonu hassas kesme ve gravür teknolojisinde, yüksek teknoloji içeriğine sahip seramik ve geniş uygulama pazarında delik içi lazer hassas işleme , kör delik, porselen ve baskılı devre kartı üzerinde çeşitli boyutlarda anormal delik ve oluk hala araştırma ve geliştirme aşamasındadır ve karşılık gelen bir endüstriyel prototip yoktur.
Son yıllarda, birkaç büyük yabancı şirket Çin'deki lazer hassas işleme endüstrisindeki büyük potansiyel pazarı gördü ve Çin'de şubeler kurmaya başladı. Bununla birlikte, yüksek işleme maliyeti ürünlerin maliyetini arttırır ve birçok işletme hala caydırıcıdır.
Geliştirme trendi
Yüksek kalite, yüksek verimlilik, kararlılık, güvenilirlik ve düşük maliyetli lazer, hassas işlemenin popülerleşmesinin ve uygulanmasının öncülüdür. Lazer hassas işlemenin geliştirme trendlerinden biri, işleme sisteminin minyatürleştirilmesidir. Son yıllarda diyot pompalı lazerin gelişimi çok hızlıdır. Yüksek dönüşüm verimliliği, iyi stabilite, iyi kiriş kalitesi, küçük boyut vb. Yeni nesil lazer hassas işleme için ana lazer olması muhtemeldir.
İşleme sisteminin entegrasyonu, lazer hassas işlemenin bir diğer önemli trendidir. Çeşitli malzemelerin lazer hassas işleme işlemini sistemleştirmek ve mükemmelleştirmek, dost bir kullanıcı arayüzüne sahip ve lazer hassas işleme için uygun özel kontrol yazılımı geliştirmek ve ilgili bir proses veritabanı ile desteklemek, optik, mekanik, elektriksel ve malzeme işleme entegrasyonunu gerçekleştirmek için kontrol, proses ve lazeri birleştirmek için lazer hassas işlemenin geliştirilmesi kaçınılmaz bir eğilimdir.
Lazer işleme teknolojisi ve ekipmanlarında Çin ile yabancı ülkeler arasında büyük bir boşluk olmasına rağmen, lazer ışını kalitesini ve işleme doğruluğunu orijinal olarak sürekli olarak artırırsak, malzemelerin işleme teknolojisi araştırmalarıyla birlikte, lazer hassas işleme pazarını mümkün olduğunca işgal edersek ve yavaş yavaş lazer mikroişlem alanına nüfuz edersek, lazer işleme teknolojisinin hızlı gelişimini teşvik edebiliriz. , lazer hassas işleme büyük ölçekli bir endüstri oluşturacaktır. VeKING'in lazeridünyanın dört bir yanındaki kullanıcılar için üst düzey lazer ekipmanları geliştirmeye ve üretmeye kendini adamıştır.