光纤激光器可望成为金属加工新技术

时间:2021-08-21 06:30 作者:华体会官网
本文摘要:目前,在还包括汽车、造船和医学在内的许多工业部门,都在用激光器对坚硬的金属板材展开切割成、钻孔、焊和表面处置,这样的激光器一般都可从市场上购买。但是,有许多正在经常出现的应用于项目则拒绝使用外壳的金属,拒绝激光以十分低的精度对其加工,加工后的边界要十分整洁。近几年来,早已经常出现了一些用作激光微加工的激光新技术。 这些激光器具备很好的模式质量和极高的探讨能力—这是构建特征尺寸小和边缘整洁的二个最重要条件。

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目前,在还包括汽车、造船和医学在内的许多工业部门,都在用激光器对坚硬的金属板材展开切割成、钻孔、焊和表面处置,这样的激光器一般都可从市场上购买。但是,有许多正在经常出现的应用于项目则拒绝使用外壳的金属,拒绝激光以十分低的精度对其加工,加工后的边界要十分整洁。近几年来,早已经常出现了一些用作激光微加工的激光新技术。

这些激光器具备很好的模式质量和极高的探讨能力—这是构建特征尺寸小和边缘整洁的二个最重要条件。在这项研究中,我们使用了有所不同类型的较低功率激光器,它们的输入驳船为355nm、532nm、1064nm和1.085微米,并对实验结果展开了较为。

我们注目的重点是:要在各种有所不同厚度、有所不同材料的金属中切割成出有简单的形状来。激光的优点虽然现在加工金属有各种技术,但是,与激光比起,他们全都不存在着一些缺点。例如,你可以用EDM(电火花加工)技术来有效地加工金属,但是,该技术容许了在工件上所能获得的大于特征尺寸。而且,电极就越小,成本越高,比激光更容易裂痕。

电极更迭的速度就越频密,减少的费用就越少。转印技术也经常用来加工金属,而且,在某些情况下,这些技术还有可能较为经济的,但是,该技术也有一些最重要的缺失。

首先,转印加工必须多个步骤,而激光加工一次就可已完成。其次,在转印之后,人们必需对付腐蚀性的化学药品和所产生的剧毒废料。最后,转印图样的交错比容许在1:1附近,而且,即使在这情况下,还有可能有很深的凹槽和契形边界经常出现。

另外,机械钻孔或刻有槽也受到限制,孔的直径被容许在250微米左右;尽管,现在100微米的钻孔机早已可以从市场上购买了,但价格较贵,寿命较短。用激光来切割成金属,使之沦为简单的形状和图样,优点很多。

如可消除钻头裂痕和工具磨损问题。还有,用激光加工,可取得更加小的孔径和更加小的特征尺寸。激光纸带还可在角形或弯曲表面上展开,可在硬性和软性材料上展开。

还有,可对激光加工展开编程,如须要在短期内铁环或刻数千个孔的话,利用所编程序,可大大提高加工速度。在这项研究中,我们对一些无以加工的金属薄片展开了评估,这些金属还包括铜(Cu)、铍铜(BeCu)、磷青铜(Pbronze)、钼(Mo)、不锈钢(SS)、镍(Ni)、铝(Al)、钛(Ti)、回火钢(TS),以及镀在软或软材料衬底上的铟/锡/氧化物金属薄膜等。所有这些金属在主要领域或类似领域应用于时,都拒绝具备平滑的边界和小的特征尺寸。

十分厚的薄膜,极为重要。现在,集成电路更加小,更加契,介质和导体的厚度也更加厚。最有意思的应用于之一是具备各种图案的薄膜(一般来说仅有数百埃厚)导电材料,如Cu、Au、Ag和ITO。

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这些金属在薄膜形式下呈现出着有意思的特性,在与激光的相互作用方面,薄膜金属与体材料金属略有不同。例如,挤压“薄”金属(厚度多达1微米)所必须的能量密度大约在几到几十J/cm2量级,而某种程度的金属在薄膜条件下,仅有必须0.几J/cm2,就可以把它们从衬底上挤压掉。这些薄膜用途很广,如触碰屏幕、平板表明、飞机驾驶员座舱和医疗器械等。

这里,我们提及的只是少数几个,更好的应用于还在研发研究之中。在每种情况中,我们皆用于较低功率激光器(大于100瓦,在大部份情况下,要大得多)。因此,我们把金属厚度容许在20密耳(500微米)以下。

在这项研究中,我们使用的是:Coherent公司的Avia355nm,3瓦激光器,PhotonicsIndustries公司的532nm,7瓦激光器,和SpectraPhysics公司的1064nm,3瓦激光器。我们没用于CO2激光器或准分子激光器。因为,对于我们研究的多数金属来说,CO2激光的光线比较严重;若使用准分子激光器的话,这类加工设备的商品化速度,可能会太快。我们他用1.085微米波长、100瓦光纤激光器展开了一些实验,并对有关结果展开了辩论。

二极管泵浦液体激光器在短波长具备很好的光束质量,能探讨成20微米或更加小的光斑。因为,这比我们在试验中要研究的形体尺寸大得多,所以我们必须多次地纸带或刻有槽。我们将DXF文件iTunes下来,并把它添加光学加工软件中去,同时,也将激光参数加进去。

结果,一个包括所有加工信息的加工文件就留存下来了。在将来必须参照和用于时,之后揣采访它。有一点尤其最重要:所有附图(一张除外)都是用缩放40倍的立体摄影镜头必要摄制激光加工后毋须清除的高分辨照片。

因此,在这里所得出的图,都应当指出是“最好”的情况。此外,所有的图都是用检流计扫瞄光束获得的,不必须任何辅助气体。


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