Состояние и перспективы технологии лазерной высокоточной обработки

Лазерный луч можно сфокусировать до очень малых размеров, что делает его особенно подходящим для прецизионная обработка. Мы разделяем текущую технологию лазерной обработки на три уровня в зависимости от размера обрабатываемого материала и требований к точности обработки:

• ① Технология лазерной обработки крупногабаритных материалов с толстыми листами (от нескольких миллиметров до десятков миллиметров) в качестве основного объекта, а точность обработки обычно находится на уровне миллиметра или субмиллиметра;
• ② Технология прецизионной лазерной обработки с тонкими пластинами (от 0.1 до 1.0 мм) в качестве основного обрабатываемого объекта, а ее точность обработки обычно составляет порядка десяти микрон;
• ③ Лазерная технология микротехнологии: для различных пленок толщиной менее 100 мкм в качестве основного объекта обработки точность обработки обычно ниже 10 микрон или даже субмикронного уровня.

Следует отметить, что в машиностроении под точностью обычно подразумевается небольшая шероховатость поверхности и небольшой диапазон допусков (включая положение, форму, размер и т. Д.). Однако термин «точность» в этой статье относится к небольшому промежутку в обрабатываемой области, что означает, что предельный размер, который может быть обработан, невелик. В трех вышеперечисленных типах лазерной обработки технология лазерной обработки крупных деталей становится все более зрелой, а степень индустриализации очень высока. Было проанализировано множество литературных источников; Технологии лазерной микрообработки, такие как лазерная обрезка, лазерное прецизионное травление, лазерная технология прямой записи, также широко используются в промышленности, и есть много связанных отчетов. В этой статье речь пойдет о технологии лазерной прецизионной обработки. Для удобства указанные ниже мишени для прецизионной обработки ограничены тонкими пластинами (0.1–1.0 мм).

1.Сравнение прецизионной лазерной обработки и традиционных методов обработки.

С развитием технологий становится все более распространенным количество видов прецизионной обработки.

Прецизионная лазерная обработка имеет следующие важные особенности:

• ①Сфера применения прецизионной лазерной обработки широка, включая почти все металлические и неметаллические материалы. В то время как электролитическая обработка позволяет обрабатывать только проводящие материалы, фотохимическая обработка подходит только для легко коррозионных материалов, а плазменная обработка затрудняет обработку некоторых материалов с высокой температурой плавления.
• ② Существует несколько факторов, влияющих на качество лазерной прецизионной обработки, и точность обработки высока, и в целом она лучше, чем другие традиционные методы обработки в целом.
• ③ С точки зрения цикла обработки инструментальный электрод EDM требует высокой точности, больших потерь и длительного цикла обработки; конструкция катодной формы для обрабатываемой полости и профиль электролитической обработки большие, а производственный цикл также длинный; Процедуры сложные; прецизионная лазерная обработка проста, ширину щели легко регулировать и контролировать, скорость обработки высокая, а цикл обработки короче, чем при использовании других методов.
• ④Точная лазерная обработка относится к бесконтактной обработке без механического воздействия. По сравнению с электроэрозионной обработкой и плазменной дугой, его зона термического влияния и деформация очень малы, поэтому он может обрабатывать очень маленькие детали.

Таким образом, технология лазерной прецизионной обработки имеет много преимуществ по сравнению с традиционными методами обработки, и перспективы ее применения очень широки.

2. Знакомство с широко используемым оборудованием для лазерной высокоточной обработки.

К лазерам, обычно используемым для прецизионной обработки, относятся: CO2-лазеры, YAG-лазеры, лазеры на парах меди, эксимерные лазеры, CO-лазеры и т. Д. Характеристики их лазеров см. В литературе. 

Среди них мощные CO2-лазеры и мощные YAG-лазеры широко используются в технологии крупномасштабной лазерной обработки; лазеры на парах меди и эксимерные лазеры более широко используются в технологии лазерной микрообработки; YAG-лазеры средней и малой мощности обычно используются для прецизионной обработки.

3. Применение лазерной прецизионной обработки и развитие Китая и других стран.

3.1 Международный статус

3.1.1 Лазерное прецизионное сверление

С развитием технологий традиционный метод штамповки во многих случаях оказывается неспособным удовлетворить потребности. Например, на твердых сплавах карбида вольфрама обрабатываются небольшие отверстия диаметром в несколько десятков микрометров; глубокие отверстия диаметром несколько сотен микрометров обрабатываются на твердом и хрупком красном цвете, сапфире и т. д., что не может быть достигнуто обычными методами обработки. Мгновенная плотность мощности лазерного луча достигает 108 Вт / см2, что позволяет нагреть материал до точки плавления или кипения за короткое время для достижения перфорации на вышеуказанных материалах. По сравнению с электронно-лучевым, электролизом, электроискровым и механическим сверлением лазерное сверление имеет хорошее качество, высокую повторяемость, высокую универсальность, высокую эффективность, низкую стоимость и значительные комплексные технические и экономические преимущества. Международное прецизионное лазерное сверление достигло очень высокого уровня. Швейцарская компания использует твердотельные лазеры для пробивки отверстий в лопастях авиационных турбин, которые могут обрабатывать микропоры диаметром от 20 до 80 мкм, а отношение диаметра к глубине может достигать 1:80 (см. Рисунок 1 (а)). . Лазерный луч также может обрабатывать различные отверстия особой формы, такие как глухие отверстия (см. Рисунок 1 (b)) и квадратные отверстия в хрупких материалах, таких как керамика, что не может быть получено с помощью обычной механической обработки.

3.1.2 Лазерная прецизионная резка

По сравнению с традиционным методом резки точность лазерная резка имеет много преимуществ. Например, он может делать узкие надрезы, почти без остатков от резки, небольшую зону термического влияния, низкий уровень шума при резке и может сэкономить от 15% до 30% материала. Поскольку лазер практически не создает механических импульсов и давления на разрезаемый материал, он подходит для резки твердых и хрупких материалов, таких как стекло, керамика и полупроводники. Кроме того, лазерное пятно маленькое, а щель узкая, поэтому он особенно удобен. подходит для мелких деталей. Вид точной резки. Швейцарская компания использует твердотельные лазеры для прецизионной резки, и точность их размеров достигла очень высокого уровня.

Типичное применение прецизионной лазерной резки - это вырезание трафаретов SMT на печатных платах (см. Рисунок 2). Традиционный метод обработки шаблона SMT - это метод химического травления. Его фатальный недостаток заключается в том, что предельный размер обработки не должен быть меньше толщины листа, а метод химического травления имеет сложный процесс, длительный цикл обработки, а коррозионная среда загрязняет окружающую среду. 

Использование лазерной обработки позволяет не только преодолеть эти недостатки, но и повторно обработать готовый шаблон. В частности, точность обработки и плотность зазора значительно выше, чем у первого (см. Рисунок 3). Чуть ниже прежнего. Однако из-за высокой технологичности всего набора оборудования, используемого для лазерной обработки, и высокой цены, только несколько компаний в нескольких странах, таких как США, Япония и Германия, могут производить весь станок.

3.1.3 Лазерная прецизионная сварка

Лазерная сварка имеет очень узкую зону термического влияния и небольшой сварной шов. В частности, он может сваривать материалы с высокой температурой плавления и разнородные металлы без необходимости использования дополнительных материалов. Международное использование твердотельных лазеров YAG для шовной и точечной сварки достигло высокого уровня. Кроме того, подводящие провода печатной схемы свариваются лазером, который не требует использования флюса и может уменьшить тепловой удар, не затрагивая кристалл схемы, тем самым обеспечивая качество кристалла интегральной схемы (см. Рисунок 4). .

3.2 Текущая ситуация в Китае

После более чем 20-летних усилий с точки зрения технологии лазерной прецизионной обработки и комплектного оборудования, хотя Китай использовался для керамической лазерной разметки и лазерной точечной сварки мелких металлических деталей, шовной сварки и герметичной сварки, а также маркировки, и т.п. 

Однако в технологии лазерной прецизионной обработки процесс точной резки и травления шаблона микроэлектронной схемы с высоким техническим содержанием и широким рынком приложений, сквозных отверстий, глухих отверстий и отверстий специальной формы, прорезей различных спецификаций и размеров на керамических листах и ​​печатных печатные платы Прецизионная лазерная обработка и другие аспекты все еще находятся в стадии исследований и разработок, и соответствующего промышленного прототипа не появилось. 

Большинство пользователей в Китае обычно используют импортные шаблоны или комиссионную обработку в Гонконге и других местах. Высокая цена и длительный цикл серьезно повлияли на цикл разработки продукта. В последние годы несколько крупных международных компаний увидели огромный потенциальный рынок Китая в области прецизионной лазерной обработки. , Начал создавать филиалы в Китае. Однако высокие затраты на обработку увеличивают стоимость продукции и по-прежнему заставляют многие предприятия противодействовать им.

4. Тенденции развития и перспективы технологии лазерной высокоточной обработки.

Высококачественные, эффективные, стабильные, надежные и дешевые лазеры являются предпосылкой для продвижения и применения прецизионной обработки. Одним из направлений развития прецизионной лазерной обработки является миниатюризация обрабатывающих систем. В последние годы быстро развиваются лазеры с диодной накачкой. Он имеет ряд преимуществ, таких как высокая эффективность преобразования, хорошая стабильность работы, хорошее качество луча и небольшой размер. Вероятно, он станет основным лазером для следующего поколения прецизионной лазерной обработки.

Интеграция систем обработки - еще одно важное направление в развитии прецизионной лазерной обработки. Систематизировать и усовершенствовать технологию лазерной прецизионной обработки различных материалов; разработать удобное специализированное управляющее программное обеспечение, подходящее для прецизионной лазерной обработки, и дополнить его соответствующей базой данных процессов; объединить управление, процесс и лазер для достижения оптики. Интеграция станка, электричества и обработки материалов - неизбежная тенденция в развитии прецизионной лазерной обработки.

Хотя Китай имеет большой разрыв с другими странами в области технологий и оборудования для лазерной обработки, если мы продолжим улучшать качество лазерного луча и точность обработки на основе оригинала, в сочетании с исследованиями технологии обработки материалов, мы займемся лазерной точностью. рынок механической обработки в максимально возможной степени. И постепенно проникнуть в область лазерной микрообработки, может способствовать быстрому развитию лазерная резка технологии и, в конечном итоге, превратят прецизионную лазерную обработку в крупномасштабную отрасль.

Ссылка на эту статью ： Состояние и перспективы технологии лазерной высокоточной обработки

Заявление о перепечатке: Если нет специальных инструкций, все статьи на этом сайте являются оригинальными. Укажите источник для перепечатки: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® обеспечивает полный спектр Custom Precision обработка с чпу китай Services.ISO 9001: 2015 и AS-9100 сертифицированы. 3, 4 и 5-осевая быстрая точность CNC-обработка услуги, включая фрезерование, токарную обработку по спецификации заказчика, возможность обработки деталей из металла и пластика с допуском +/- 0.005 мм. Дополнительные услуги включают ЧПУ и обычное шлифование, сверление,литье под давлением,листовой металл и штамповка.Предоставление прототипов, полный цикл производства, техническая поддержка и полный осмотр. автомобильный, авиационно-космический, пресс-форма и приспособление, светодиодное освещение,основным медицинским, велосипед и потребитель электроника отрасли. Своевременная доставка. Расскажите нам немного о бюджете вашего проекта и ожидаемых сроках доставки. Вместе с вами мы разработаем стратегию предоставления наиболее рентабельных услуг, которые помогут вам достичь поставленной цели. Добро пожаловать, чтобы связаться с нами ( sales@pintejin.com ) непосредственно для вашего нового проекта.