諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者Richard Feynman早在50年代末就曾預(yù)言,制造技術(shù)將沿著從大到小的途徑發(fā)展。
如今,激光工藝已廣泛應(yīng)用于制造業(yè),比如金屬的切割與焊接,與傳統(tǒng)的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用(例如鈑金切割)相比,精密加工(切割、鉆孔)的需求也愈來(lái)愈旺盛,我們也稱之為激光微制造或是激光微加工。
激光微加工技術(shù)在設(shè)備制造業(yè)、汽車以及航空精密制造業(yè)和各種微細(xì)加工業(yè)中可用激光進(jìn)行切割、鉆孔、雕刻、劃線、熱滲透、焊接等。這些應(yīng)用往往對(duì)熱能很敏感,對(duì)精確度有極高的要求。
激光微加工的“微”究竟能有多小?
選擇何種激光器能夠滿足這種“微”加工需求?
本期帶您走進(jìn)激光制造的“微”妙世界!
QCW準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器英文名稱是Quasi-CW(continuous wave fiber laser),是一種可以同時(shí)在連續(xù)和高峰值功率脈沖模式下工作的光纖激光器。
與傳統(tǒng)的連續(xù)(CW)激光器區(qū)別在于,連續(xù)激光器的峰值和平均功率在CW和CW/調(diào)制模式中總是相同的,而QCW準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器在脈沖模式下的峰值功率是平均功率的10倍;與傳統(tǒng)的ND:YAG 激光器相比,QCW準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器具有更高的電光轉(zhuǎn)換效率,YAG激光器僅約為3%左右,而QCW準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器高達(dá)30%,同時(shí)光纖激光器擁有體積小,免維護(hù),穩(wěn)定性高,無(wú)易損耗配件等優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)具體的應(yīng)用,QCW準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器可選擇單?;蚨嗄]敵龇绞健榱饲懈罘浅1〉牟牧匣蛐枰」獍叱叽绲膽?yīng)用,單模QCW準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器將成為合適的選擇。
單模QCW準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器擁有高功率密度、高脈沖能量、高峰值功率和高重復(fù)頻率等優(yōu)勢(shì),能夠使包括金屬、硅、氧化鋁、藍(lán)寶石和玻璃等在內(nèi)的門類廣泛的材料實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)能激光微加工。
01
鉆孔
在元件上開個(gè)小孔是件很常見的事。但是如果要求在硬而脆的材料上鉆大量0.1毫米到幾微米直徑的小孔,用普通的機(jī)械加工工具怕是不容易辦到。
氧化鋁陶瓷材料應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)相當(dāng)廣泛了,但是氧化鋁陶瓷硬而脆的特性使其難于加工。電子工業(yè)中氧化鋁陶瓷基板的過(guò)孔加工常用高速旋轉(zhuǎn)的細(xì)鉆頭加工,難于加工0.25 mm以下的微孔。激光加工非接觸、破壞性小及易調(diào)整等特點(diǎn)使其在氧化鋁陶瓷材料的加工中優(yōu)勢(shì)明顯,被用來(lái)加工氧化鋁陶瓷基板的過(guò)孔是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
同時(shí),QCW準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器也能在很薄的金屬材質(zhì)上出色的完成鉆孔工藝。
02
劃線
由于陶瓷基板的一些特殊屬性,先通過(guò)激光劃線進(jìn)行預(yù)處理,再通過(guò)裂片的方式進(jìn)行分離,在電子行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
陶瓷劃線的原理與鉆孔相似,也是通過(guò)一個(gè)脈沖在基板上形成一個(gè)盲孔,然后輔以適合的脈沖間隔,使其形成一條線。
從龐然大物到細(xì)小入微,微加工已經(jīng)成為當(dāng)今制造業(yè)最為活躍的研究方向之一,作為激光加工的一個(gè)分支,微加工的實(shí)現(xiàn)需要更加精準(zhǔn)的加工工具——QCW準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器能夠以熱切割形式,對(duì)數(shù)毫米厚的基板進(jìn)行高質(zhì)量切割、劃線及鉆孔。
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