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精密激光加工設備的應用
發(fā)布時(shí)間:2020-04-23 16:45:00 人氣:
(1)激光精密打孔
隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步,傳統的打孔方法在許多場(chǎng)合已不能滿(mǎn)足需求。例如在堅硬的碳化鎢合金上加工直徑為幾十微米的小孔;在硬而脆的紅、藍寶石上加工幾百微米直徑的深孔等,用常規的機械加工方法無(wú)法實(shí)現。而激光束的瞬時(shí)功率密度高達108 W/cm2,可在短時(shí)間內將材料加熱到熔點(diǎn)或沸點(diǎn),在上述材料上實(shí)現打孔。與電子束、電解、電火花、和機械打孔相比,激光打孔質(zhì)量好、重復精度高、通用性強、效率高、成本低及綜合技術(shù)經(jīng)濟效益顯著(zhù)。國外在激光精密打孔已經(jīng)達到很高的水平。瑞士某公司利用固體激光器給飛機渦輪葉片進(jìn)行打孔,可以加工直徑從20μm到80μm的微孔,并且其直徑與深度之比可達 1∶80。激光束還可以在脆性材料如陶瓷上加工各種微小的異型孔如盲孔、方孔等,這是普通機械加工無(wú)法做到的。
(2)激光精密切割
與傳統切割法相比,激光精密切割有很多優(yōu)點(diǎn)。例如,它能開(kāi)出狹窄的切口、幾乎沒(méi)有切割殘渣、熱影響區小、切割噪聲小,并可以節省材料 15%~30%。由于激光對被切割材料幾乎不產(chǎn)生機械沖力和壓力,故適宜于切割玻璃、陶瓷和半導體等既硬又脆的材料,加上激光光斑小、切縫窄,所以特別適宜于對細小部件作各種精密切割。瑞士某公司利用固體激光器進(jìn)行精密切割,其尺寸精度已經(jīng)達到很高的水平。
激光精密切割的一個(gè)典型應用就是切割印刷電路板PCB(Printed circuits Boards)中表面安裝用模板(SMT stencil)。傳統的SMT模板加工方法是化學(xué)刻蝕法,其致命的缺點(diǎn)就是加工的極限尺寸不得小于板厚,并且化學(xué)刻蝕法工序繁雜、加工周期長(cháng)、腐蝕介質(zhì)污染環(huán)境。采用激光加工,不僅可以克服這些缺點(diǎn),而且能夠對成品模板進(jìn)行再加工,特別是加工精度及縫隙密度明顯優(yōu)于前者,制作費也由早期的遠高于化學(xué)刻蝕到現在的略低于前者。但由于用于激光加工的整套設備技術(shù)含量高,售價(jià)亦很高,目前僅美國、日本、德國等少數國家的幾家公司能夠生產(chǎn)整機。
(3)激光精密焊接
激光焊接熱影響區很窄,焊縫小,尤其可焊高熔點(diǎn)的材料和異種金屬,并且不需要添加材料。國外利用固體YAG激光器進(jìn)行縫焊和點(diǎn)焊,已有很高的水平。另外,用激光焊接印刷電路的引出線(xiàn),不需要使用焊劑,并可減少熱沖擊,對電路管芯無(wú)影響,從而保證了集成電路管芯的質(zhì)量。 經(jīng)過(guò)二十多年的努力,在激光精密加工工藝與成套設備方面,我國雖然已在陶瓷激光劃片與微小型金屬零件的激光點(diǎn)焊、縫焊與氣密性焊接以及打標等領(lǐng)域得到應用,但在激光精密加工技術(shù)中技術(shù)含量很高、應用市場(chǎng)廣闊的微電子線(xiàn)路模板精密切割與刻蝕工藝、陶瓷片與印刷電路板上各種規格尺寸的通孔、盲孔與異型孔、槽的激光精密加工等方面,尚處于研究與開(kāi)發(fā)階段,未見(jiàn)有相應的工業(yè)化樣機問(wèn)世。國內的廣大用戶(hù)一般采用進(jìn)口模板或到香港等地委托加工,其價(jià)格高、周期長(cháng),嚴重影響了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期;近年來(lái),國外少數大公司看到我國在激光精密加工業(yè)中巨大的潛在市場(chǎng),已開(kāi)始在我國設立分公司。但高昂的加工費用增加了產(chǎn)品成本,仍使許多企業(yè)望而卻步。
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