TehnicIntroducere
Prelucrarea cu laser este cea mai avansată tehnologie de prelucrare, care utilizează în principal laserul de înaltă eficiență pentru gravarea și tăierea materialelor. Echipamentul principal include un computer și o mașină de tăiat (gravat) cu laser. Procesul de utilizare a tăierii și tăierii cu laser este foarte simplu, la fel ca utilizarea unui computer și a unei imprimante pentru a imprima pe hârtie și utilizarea unei varietăți de software de procesare grafică (CAD, circuitcam, CorelDRAW etc.) pentru designul grafic. După aceea, grafica sunt transferate la mașina de tăiat cu laser (cioplit), care poate tăia (tăia) cu ușurință grafica la suprafața oricărui material și tăia marginile în conformitate cu cerințele de proiectare.
De la inventarea laserului rubin în laboratoarele Bell în 1960, laserul a fost aplicat treptat echipamentelor audiovizuale, gamelor, echipamentelor medicale, procesării și altor domenii.
În domeniul prelucrării cu laser, deși prețul transmițătorului cu laser este foarte scump (sute de mii până la milioane), dar pentru că prelucrarea cu laser are avantajele că prelucrarea tradițională nu se poate potrivi, procesarea cu laser a reprezentat mai mult de 50% din procesare industria din Statele Unite, Italia, Germania și alte țări.
Fasciculul laser poate fi focalizat la o dimensiune foarte mică, deci este deosebit de potrivit pentru prelucrarea de precizie. În funcție de dimensiunea materialelor prelucrate și de cerințele de precizie ale prelucrării, tehnologia de prelucrare cu laser este împărțită în trei niveluri:
(1) Tehnologia de prelucrare cu laser a materialelor la scară largă, cu plăci groase (de la câțiva milimetri până la zeci de milimetri) ca obiect principal, precizia procesării sale este în general la nivel de milimetru sau submilimetru;
(2) Tehnologia de prelucrare cu precizie cu laser ia placa subțire (0,1-1,0 mm) ca obiect principal de procesare, iar precizia sa de procesare este în general de zece microni;
(3)Tehnologia de micromachining laser, care vizează toate tipurile de pelicule subțiri cu grosime mai mică de 100 μm ca obiect principal de prelucrare, precizia sa de procesare este în general mai mică de 10 μm sau chiar sub μm.
În industria mecanică, precizia se referă de obicei la rugozitatea redusă a suprafeței și gama mică de toleranțe variate (inclusiv poziția, forma, dimensiunea etc.)."&de precizie quot; aici se referă la micul decalaj din zona prelucrată, adică dimensiunea limită care poate fi atinsă prin prelucrare este mică.
În cele trei tipuri de prelucrare cu laser de mai sus, tehnologia de prelucrare cu laser a pieselor la scară largă a devenit din ce în ce mai matură, iar gradul de industrializare a fost foarte ridicat; tehnologia de microprocesare cu laser, cum ar fi reglarea fină a laserului, gravarea cu precizie laser, tehnologia de scriere directă cu laser, a fost, de asemenea, utilizată pe scară largă în industrie.
Prelucrarea cu precizie laser are următoarele caracteristici remarcabile:
(1) Gama largă: prelucrarea cu precizie laser are o gamă largă de obiecte, inclusiv aproape toate materialele metalice și nemetalice; potrivit pentru sinterizare, găurire, marcare, tăiere, sudare, modificare a suprafeței și depunerea chimică a vaporilor de materiale.
Prelucrarea electrochimică poate prelucra numai materiale conductive, prelucrarea fotochimică poate fi utilizată doar pentru materiale corozive, prelucrarea cu plasmă este dificil de prelucrat unele materiale cu un punct de topire ridicat.
(2) Precis și meticulos: fasciculul laser poate fi focalizat la o dimensiune foarte mică, deci este deosebit de potrivit pentru prelucrarea de precizie. În general, prelucrarea cu precizie cu laser este superioară celorlalte metode de prelucrare tradiționale datorită puținilor factori de influență și a preciziei ridicate de prelucrare.
(3)Viteză mare și viteză mare: din perspectiva ciclului de prelucrare, electrodul sculei EDM necesită o precizie ridicată, pierderi mari și un ciclu prelungit de prelucrare; prelucrarea electrochimică a cavității și a suprafeței de lucru a proiectării matriței catodice este mare, iar ciclul de fabricație este lung; procesul de prelucrare fotochimică este complex; operația de prelucrare cu precizie cu laser este simplă, iar lățimea fantei este ușor de controlat, care poate fi redată imediat conform desenului computerului Gravarea, tăierea și prelucrarea de mare viteză sunt rapide, iar ciclul de procesare este mai scurt decât alte metode.
(4) Sigur și fiabil: prelucrarea cu precizie laser aparține prelucrării fără contact, care nu va provoca extrudare mecanică sau solicitări mecanice asupra materialelor; În comparație cu prelucrarea prin electroerosie și plasmă, zona afectată de căldură și deformarea acesteia sunt foarte mici, deci poate prelucra piese foarte mici.
(3)Cost redus: nelimitat de numărul de procesare, pentru serviciile de procesare pe loturi mici, procesarea cu laser este mai ieftină. Pentru prelucrarea produselor mari, costul de fabricație a matriței pentru produsele mari este foarte mare, prelucrarea cu laser nu are nevoie de nici o fabricație a matriței, iar prelucrarea cu laser poate evita complet prăbușirea materialului în timpul perforării și forfecării, ceea ce poate reduce considerabil costul de producție al întreprinderilor și îmbunătățirea calității produselor.
(6) Cusătura de tăiere este mică: cusătura de tăiere a tăierii cu laser este în general de 0,1-0,2 mm.
(7) Suprafață de tăiere netedă: suprafața de tăiere cu laser nu conține bavuri.
(8) Deformare termică mică: cusătura de tăiere cu laser a procesării cu laser este subțire, rapidă și concentrată cu energie, astfel că căldura transferată către materialul de tăiat este mică, rezultând o deformare foarte mică a materialului.
(9) Economisirea materialului: prelucrarea cu laser cu programare computerizată, poate avea diferite forme de produse pentru cuibărirea materialelor, maximizarea utilizării materialelor, reducerea considerabilă a costurilor materialelor pentru întreprindere.
(10)Este foarte potrivit pentru dezvoltarea de noi produse: odată formate desenele produselor, prelucrarea cu laser poate fi efectuată imediat și puteți obține noile produse în cel mai scurt timp.
În general, tehnologia de prelucrare cu precizie laser are multe avantaje față de metodele de prelucrare tradiționale, iar perspectiva de aplicare a acesteia este foarte largă.
În general, laserele utilizate pentru prelucrarea de precizie sunt: laser CO2, laser YAG, laser cu vapori de cupru, laser excimer și laser CO.
Printre acestea, laserul CO2 de mare putere și laserul YAG de mare putere sunt utilizate pe scară largă în tehnologia de prelucrare a laserului pe scară largă; laserul cu vapori de cupru și laserul excimer sunt utilizate pe scară largă în tehnologia de microprocesare cu laser; laserul YAG de putere medie și mică este utilizat în general în procesarea de precizie.
UzualAaplicații
Odată cu dezvoltarea tehnologiei, metodele tradiționale de găurire nu pot satisface nevoile în multe ocazii. De exemplu, este imposibil să prelucrați găuri mici cu un diametru de zeci de microni pe aliajul dur de carbură de tungsten și găuri adânci cu diametrul de sute de microni pe roșu dur și fragil și safir prin metode convenționale de prelucrare.
Densitatea instantanee a puterii fasciculului laser este de până la 108 w / cm2. Materialul poate fi încălzit până la punctul de topire sau punctul de fierbere într-un timp scurt, iar materialele de mai sus pot fi perforate. În comparație cu fasciculul de electroni, electroliză, scânteie electrică și găurire mecanică, găurirea cu laser are avantajele de bună calitate, precizie ridicată a repetării, universalitate ridicată, eficiență ridicată, cost redus și beneficii tehnice și economice remarcabile. Țările străine au atins un nivel foarte ridicat în forarea cu precizie laser.
O companie elvețiană folosește un laser în stare solidă pentru a face găuri în palele turbinei aeronavelor. Poate procesa micropori cu diametre cuprinse între 20 μm și 80 μm, iar raportul dintre diametru și adâncime poate ajunge la 1:80. Fasciculul laser poate fi, de asemenea, utilizat pentru a procesa diferite tipuri de găuri în formă de micro pe materiale fragile, cum ar fi ceramica, cum ar fi găurile oarbe, găurile pătrate etc., care nu pot fi realizate prin prelucrarea obișnuită.
În comparație cu metoda tradițională de tăiere, tăierea cu precizie cu laser are multe avantaje. De exemplu, poate tăia o incizie îngustă, aproape că nu există reziduuri de tăiere, zona afectată de căldură este mică, zgomotul de tăiere este mic și poate economisi 15% - 30% din material.
Deoarece laserul poate produce cu greu impuls mecanic și presiune asupra materialului tăiat, este potrivit pentru tăierea sticlei, ceramicii, semiconductoarelor și a altor materiale dure și fragile. În plus, pata laserului este mică și fanta este îngustă, deci este potrivită în special pentru toate tipurile de tăiere cu precizie a pieselor mici. O companie elvețiană folosește un laser solid pentru tăierea cu precizie, iar precizia sa dimensională a atins un nivel foarte ridicat.
O aplicație tipică de tăiere cu precizie cu laser este tăierea șablonului SMT în plăci de circuite imprimate. Metoda tradițională de procesare a șablonului SMT este gravarea chimică. Dezavantajul său fatal este că dimensiunea limită a prelucrării nu trebuie să fie mai mică decât grosimea plăcii, iar procesul de gravare chimică este complex, ciclul de prelucrare este lung și mediul coroziv poluează mediul.
Folosind procesarea cu laser, nu numai că poate depăși aceste neajunsuri, dar poate, de asemenea, să reproceseze șablonul finit, în special precizia de prelucrare și densitatea decalajului sunt, evident, mai bune decât primele, iar costul de producție este, de asemenea, ușor mai mic decât primul, de la început mult mai mare decât gravarea chimică. Cu toate acestea, datorită conținutului tehnic ridicat și a prețului ridicat al întregului set de echipamente pentru prelucrarea cu laser, doar câteva companii din Statele Unite, Japonia, Germania și alte țări pot produce întreaga mașină.
Zona de sudare cu laser afectată de căldură este foarte îngustă, iar sudura este mică, mai ales poate să sudeze materiale cu punct de topire ridicat și metale diferite și nu trebuie să adauge materiale. În țările străine, laserul YAG în stare solidă a fost utilizat pentru sudarea cusăturilor și sudarea prin puncte la un nivel ridicat. În plus, sudarea cu laser a liniei de ieșire a circuitului imprimat nu necesită utilizarea fluxului și poate reduce șocul termic și nu are niciun impact asupra miezului circuitului, asigurând astfel calitatea miezului circuitului integrat.
După mai mult de 20 de ani de eforturi, în tehnologia de prelucrare cu precizie a laserului și setul complet de echipamente, deși China a fost aplicată în sudarea cu puncte laser, sudarea cusăturilor, sudarea etanșă la aer și marcarea scriburilor laser ceramice și a pieselor metalice mici și mici, dar în laser tehnologie de prelucrare de precizie, șablon de circuit microelectronic tehnologie de tăiere și gravare de precizie, ceramică cu conținut ridicat de tehnologie și piață largă de aplicații Prelucrarea cu precizie cu laser a orificiului traversant, orbului orb, orificiului și canelurii anormale de diferite dimensiuni pe porțelan și placa de circuite imprimate este încă în etapa de cercetare și dezvoltare și nu există un prototip industrial corespunzător.
În ultimii ani, câteva mari companii străine au văzut imensa piață potențială în industria prelucrării cu precizie a laserului în China și au început să înființeze sucursale în China. Cu toate acestea, costul ridicat al procesării crește costul produselor, iar multe întreprinderi sunt încă descurajate.
Tendința de dezvoltare
Laserul de înaltă calitate, eficiență ridicată, stabilitate, fiabilitate și costuri reduse este premisa popularizării și aplicării prelucrării de precizie. Una dintre tendințele de dezvoltare a prelucrării cu precizie laser este miniaturizarea sistemului de prelucrare. În ultimii ani, dezvoltarea laserului pompat cu diode este foarte rapidă. Are o serie de avantaje, cum ar fi eficiența ridicată a conversiei, stabilitate bună, calitate bună a fasciculului, dimensiuni mici și așa mai departe. Este probabil să devină principalul laser pentru următoarea generație de prelucrare cu precizie laser.
Integrarea sistemului de prelucrare este o altă tendință importantă a prelucrării cu precizie laser. Este o tendință inevitabilă pentru dezvoltarea prelucrării cu precizie laser pentru a sistematiza și perfecționa procesul de prelucrare cu precizie laser a diferitelor materiale, pentru a dezvolta software special de control cu o interfață prietenoasă cu utilizatorul și adecvat pentru prelucrarea cu precizie cu laser și pentru a-l completa cu o bază de date de proces corespunzătoare, combinați controlul, procesul și laserul pentru a realiza integrarea procesării optice, mecanice, electrice și a materialelor.
Deși există un decalaj mare între China și țările străine în ceea ce privește tehnologia și echipamentele de prelucrare cu laser, dacă îmbunătățim continuu calitatea fasciculului laser și precizia de prelucrare pe baza inițială, combinate cu cercetarea tehnologiei de prelucrare a materialelor, ocupăm piața procesării cu precizie a pe cât posibil și să pătrundem treptat în câmpul de microprocesare laser, putem promova dezvoltarea rapidă a tehnologiei de prelucrare laser În cele din urmă, prelucrarea cu precizie laser va forma o industrie la scară largă. ȘiREGELE' lasereste dedicat dezvoltării și producției de echipamente laser de nivel superior pentru utilizatorii din întreaga lume.