Status och utsikter för laserprecisionsbearbetningsteknik

Laserstrålen kan fokuseras till en mycket liten storlek, vilket gör den särskilt lämplig för precisionsbearbetning. Vi delar upp den nuvarande laserbearbetningstekniken i tre nivåer beroende på storleken på det bearbetade materialet och precisionskraven för bearbetningen:

• ① Laserbearbetningsteknik för storskaliga material, med tjocka plattor (flera millimeter till tiotals millimeter) som huvudobjekt, och dess bearbetningsnoggrannhet är vanligtvis på millimeter- eller submillimeternivå;
• ② Precisionslaserbearbetningsteknik, med tunna plattor (0.1 till 1.0 mm) som huvudbearbetningsobjekt, och dess bearbetningsnoggrannhet är vanligtvis i storleksordningen tio mikron;
• ③ Lasermikrotillverkningsteknik, för olika filmer med en tjocklek på mindre än 100μm som huvudbearbetningsobjekt, är dess bearbetningsnoggrannhet i allmänhet under 10 mikron eller till och med submikronnivå.

Det måste noteras att precision inom maskinindustrin vanligtvis innebär liten ytjämnhet och ett litet intervall av toleranser (inklusive position, form, storlek, etc.). Men termen "precision" i denna artikel syftar på det lilla gapet i det område som bearbetas, vilket innebär att gränsstorleken som kan bearbetas är liten. Inom ovanstående tre typer av laserbearbetning har laserbearbetningstekniken för stora delar blivit allt mognare och graden av industrialisering har varit mycket hög. Många litteraturer har granskats; lasermikrobearbetningsteknologier som lasertrimning, laserprecisionsetsning, laser Direktskrivteknik har också använts i stor utsträckning inom industrin, och det finns många relaterade rapporter. Den här artikeln kommer att fokusera på laserteknik för precisionsbearbetning. För bekvämlighets skull är bearbetningsmålen för precisionsbearbetning som nämns nedan begränsade till tunna plåtar (0.1-1.0 mm).

1. Jämförelse mellan laserprecisionsbearbetning och traditionella bearbetningsmetoder

Med teknikens framsteg blir typerna av precisionsbearbetningsteknik allt fler.

Precisionsbearbetning med laser har följande viktiga egenskaper:

• ①Omfattningen av laserprecisionsbearbetning är bred, inklusive nästan alla metalliska och icke-metalliska material. Medan elektrolytisk bearbetning endast kan bearbeta ledande material, är fotokemisk bearbetning endast lämplig för lätt korrosiva material, och plasmabearbetning är svårt att bearbeta vissa material med hög smältpunkt.
• ② Det finns få faktorer som påverkar kvaliteten på laserprecisionsbearbetning, och bearbetningsnoggrannheten är hög, och den är generellt sett bättre än andra traditionella bearbetningsmetoder i allmänhet.
• ③ Ur bearbetningscykelns perspektiv kräver verktygselektroden för EDM hög precision, stora förluster och en lång bearbetningscykel; designen av katodformen för bearbetningskaviteten och profilen för elektrolytisk bearbetning är stor, och tillverkningscykeln är också lång; Procedurerna är komplicerade; laserprecisionsbearbetningen är enkel, slitsbredden är lätt att justera och kontrollera, bearbetningshastigheten är snabb och bearbetningscykeln är kortare än andra metoder.
• ④Laserprecisionsbearbetning hör till beröringsfri bearbetning, utan mekanisk kraft. Jämfört med EDM och plasmabågsbearbetning är dess värmepåverkade zon och deformation mycket liten, så den kan bearbeta mycket små delar.

Sammanfattningsvis har laserprecisionsbearbetningsteknik många fördelar jämfört med traditionella bearbetningsmetoder, och dess tillämpningsmöjligheter är mycket breda.

2. Introduktion till vanliga laserutrustning för precisionsbearbetning

Lasrar som vanligtvis används för precisionsbearbetning inkluderar: CO2-lasrar, YAG-lasrar, kopparånglasrar, excimerlasrar och CO-lasrar, etc. För deras laseregenskaper, se litteraturen för detaljer. 

Bland dem används högeffekts CO2-lasrar och högeffekts YAG-lasrar i stor utsträckning i storskalig laserbearbetningsteknik; kopparånglasrar och excimerlasrar används mer allmänt inom lasermikrobearbetningsteknik; YAG-lasrar med medel och låg effekt används vanligtvis för precisionsbearbetning.

3. Tillämpning av laser precisionsbearbetning och utveckling av Kina och internationellt

3.1 Internationell status

3.1.1 Precisionsborrning med laser

Med teknikens framsteg har den traditionella stansmetoden inte kunnat möta behoven vid många tillfällen. Till exempel bearbetas små hål med en diameter på flera tiotals mikrometer på hårda volframkarbidlegeringar; djupa hål med en diameter på flera hundra mikrometer bearbetas på hårt och sprött rött och safir, etc., vilket inte kan uppnås med konventionella bearbetningsmetoder. Den momentana effekttätheten för laserstrålen är så hög som 108 W / cm2, vilket kan värma materialet till smältpunkten eller kokpunkten på kort tid för att uppnå perforering på ovanstående material. Jämfört med elektronstråle, elektrolys, elektrisk gnista och mekanisk borrning har laserborrning god kvalitet, hög upprepningsnoggrannhet, stark mångsidighet, hög effektivitet, låg kostnad och betydande omfattande tekniska och ekonomiska fördelar. Internationell precisionslaserborrning har nått en mycket hög nivå. Ett schweiziskt företag använder solid state-lasrar för att slå hål i flygplanets turbinblad, som kan behandla mikrohål med en diameter från 20 μm till 80 μm, och förhållandet mellan diameter och djup kan nå 1:80 (se figur 1 (a)) . Laserstrålen kan också bearbeta olika specialformade hål såsom blinda hål (se figur 1 (b)) och fyrkantiga hål på spröda material såsom keramik, vilket inte kan uppnås med vanlig bearbetning.

3.1.2 Precisionsskärning med laser

Jämfört med den traditionella skärmetoden, precision laserskärning har många fördelar. Till exempel kan den göra smala snitt, nästan inga skärrester, liten värmepåverkad zon, lågt skärljud och kan spara 15 % till 30 % av materialet. Eftersom lasern knappast producerar mekanisk impuls och tryck på materialet som skärs är den lämplig för att skära hårda och spröda material som glas, keramik och halvledare. Dessutom är laserpunkten liten och slitsen smal, så den är särskilt lämplig för små delar. Typ av precisionsskärning. Ett schweiziskt företag använder solid-state lasrar för precisionsskärning, och dess dimensionella noggrannhet har nått en mycket hög nivå.

En typisk tillämpning av laserprecisionsskärning är skärning av SMT-stenciler i kretskort (se figur 2). Den traditionella SMT-mallbearbetningsmetoden är en kemisk etsningsmetod. Dess dödliga nackdel är att gränsstorleken för bearbetningen inte får vara mindre än plattans tjocklek, och den kemiska etsningsmetoden har en komplicerad process, en lång bearbetningscykel och det korrosiva mediet förorenar miljön. 

Att använda laserbearbetning kan inte bara övervinna dessa brister, utan också bearbeta den färdiga mallen. I synnerhet är bearbetningsnoggrannheten och spalttätheten betydligt bättre än den förra (se figur 3). Är något lägre än den förra. Men på grund av det höga tekniska innehållet i hela uppsättningen av utrustning som används för laserbearbetning och det höga priset, kan endast ett fåtal företag i ett fåtal länder som USA, Japan och Tyskland producera hela maskinen.

3.1.3 Precisionssvetsning med laser

Lasersvetsning har en mycket smal värmepåverkad zon och en liten svetsfog. I synnerhet kan den svetsa material med hög smältpunkt och olika metaller utan behov av ytterligare material. Internationell användning av solida YAG-lasrar för sömsvetsning och punktsvetsning har nått en hög nivå. Dessutom är ledningstrådarna i den tryckta kretsen svetsade med laser, vilket inte kräver användning av ett flussmedel, och kan minska termisk chock utan att påverka kretsmatrisen, och därigenom säkerställa kvaliteten på den integrerade kretsformen (se figur 4) .

3.2 Nuvarande situation i Kina

Efter mer än 20 års ansträngningar, när det gäller laserprecisionsbearbetningsteknik och komplett utrustning, även om Kina har använts för keramisk laserritning och laserpunktsvetsning av mikrosmå metalldelar, sömsvetsning och lufttät svetsning och märkning, etc. 

Men i laserprecisionsbearbetningstekniken, den mikroelektroniska kretsmallen precisionsskärning och etsningsprocessen med högt tekniskt innehåll och bred applikationsmarknad, genomgående hål, blinda hål och specialformade hål, slitsar av olika specifikationer och storlekar på keramiska ark och tryckta kretskort Precisionsbearbetning med laser och andra aspekter är fortfarande på forsknings- och utvecklingsstadiet och ingen motsvarande industriell prototyp har dykt upp. 

Majoriteten av användarna i Kina använder i allmänhet importerade mallar eller kommissionsbearbetning i Hongkong och andra platser. Det höga priset och långa cykeln har allvarligt påverkat produktutvecklingscykeln. Under de senaste åren har några stora internationella företag sett Kinas enorma potentiella marknad inom laserprecisionsbearbetningsindustrin. , Har börjat etablera filialer i Kina. Men höga bearbetningskostnader ökar produktkostnaderna och får fortfarande många företag att avskräcka dem.

4. Utvecklingstrend och utsikter för laserprecisionsbearbetningsteknik

Högkvalitativa, effektiva, stabila, pålitliga och billiga lasrar är förutsättningarna för främjande och tillämpning av precisionsbearbetning. En av utvecklingstrenderna för precisionsbearbetning med laser är miniatyriseringen av bearbetningssystem. De senaste åren har diodpumpade lasrar utvecklats snabbt. Den har en rad fördelar som hög konverteringseffektivitet, bra arbetsstabilitet, bra strålkvalitet och liten storlek. Det kommer sannolikt att bli huvudlasern för nästa generations laserprecisionsbearbetning.

Integrering av bearbetningssystem är en annan viktig trend i utvecklingen av laserprecisionsbearbetning. Systematisera och förbättra laserprecisionsbearbetningstekniken för olika material; utveckla användarvänlig, dedikerad styrmjukvara lämplig för laserprecisionsbearbetning, och komplettera den med motsvarande processdatabas; kombinera styrning, process och laser för att uppnå optisk, Integreringen av maskin-, el- och materialbearbetning är en oundviklig trend i utvecklingen av laserprecisionsbearbetning.

Även om Kina har ett stort gap med det internationella när det gäller laserbearbetningsteknik och utrustning, om vi fortsätter att förbättra laserstrålekvaliteten och bearbetningsnoggrannheten baserat på originalet, kombinerat med forskningen inom materialbearbetningsteknik, kommer vi att ockupera laserprecisionen bearbetningsmarknaden så mycket som möjligt. Och gradvis tränga in i området för laser mikro-bearbetning, kan främja den snabba utvecklingen av laserskärning teknik och så småningom göra laserprecisionsbearbetning till en storskalig industri.

Länk till denna artikel: Status och utsikter för laserprecisionsbearbetningsteknik

Reprint Statement: Om det inte finns några speciella instruktioner är alla artiklar på denna webbplats original. Ange källan för omtryck: https: //www.cncmachiningptj.com/，tack！

PTJ® erbjuder ett komplett utbud av anpassad precision cnc bearbetning porslin tjänster.ISO 9001: 2015 & AS-9100 certifierade. 3, 4 och 5-axlig snabb precision CNC-bearbetning tjänster inklusive fräsning, vändning till kundspecifikationer, kan bearbeta delar av metall och plast med +/- 0.005 mm tolerans. Sekundära tjänster inkluderar CNC och konventionell slipning, borrning,gjutning,plåt och stämpling.Provotyper, fullständiga produktionskörningar, teknisk support och fullständig inspektion fordonsindustrin, flygindustrin, mögel & armatur, ledbelysning,medicinsk, cykel och konsument elektronik industrier. Leverans i tid. Berätta lite om ditt projekts budget och förväntad leveranstid. Vi kommer att strategisera med dig för att tillhandahålla de mest kostnadseffektiva tjänsterna för att hjälpa dig att nå ditt mål. Välkommen att kontakta oss ( sales@pintejin.com ) direkt för ditt nya projekt.