TécnicoEuntrodução
O processamento a laser é a tecnologia de processamento mais avançada, que usa principalmente o laser de alta eficiência para gravar e cortar materiais. O equipamento principal inclui uma máquina de corte de computador e laser (gravura). O processo de uso de corte e escultura a laser é muito simples, assim como usar um computador e uma impressora para imprimir em papel, e usar uma variedade de software de processamento gráfico (CAD, circuitcam, CorelDRAW, etc.) para design gráfico Depois disso, os gráficos são transferidos para a máquina de corte a laser (escultura), que pode facilmente cortar (esculpir) os gráficos para a superfície de qualquer material e cortar as bordas de acordo com os requisitos de design.
Desde a invenção do laser de rubi nos Laboratórios Bell em 1960, o laser tem sido gradualmente aplicado a equipamentos audiovisuais, variando, equipamentos médicos, processamento e outros campos.
No campo do processamento a laser, embora o preço do transmissor a laser seja muito caro (centenas de milhares a milhões), mas como o processamento a laser tem as vantagens que o processamento tradicional não pode igualar, o processamento a laser foi responsável por mais de 50% da indústria de processamento nos Estados Unidos, Itália, Alemanha e outros países.
O raio laser pode ser focado em um tamanho muito pequeno, por isso é particularmente adequado para usinagem de precisão. De acordo com o tamanho dos materiais processados e os requisitos de precisão do processamento, a tecnologia de processamento a laser é dividida em três níveis:
(1) A tecnologia de processamento a laser de materiais de grande escala, com placas grossas (vários milímetros a dezenas de milímetros) como objeto principal, sua precisão de processamento é geralmente em nível milimétrico ou submilimetro;
(2) A tecnologia de processamento a laser de precisão toma a placa fina (0,1-1,0mm) como objeto principal de processamento, e sua precisão de processamento é geralmente de dez mícrons;
(3)Tecnologia de micromaquintura a laser, visando a todos os tipos de filmes finos com espessura inferior a 100 μm como objeto principal de processamento, sua precisão de processamento é geralmente inferior a 10 μm ou mesmo sub μM.
Na indústria mecânica, a precisão geralmente se refere à pequena rugosidade superficial e à pequena gama de várias tolerâncias (incluindo posição, forma, tamanho, etc.). A "precisão" aqui refere-se à pequena lacuna na área processada, ou seja, o tamanho limite que pode ser alcançado pelo processamento é pequeno.
Nos três tipos acima de processamento a laser, a tecnologia de processamento a laser de peças de grande escala tornou-se cada vez mais madura, e o grau de industrialização tem sido muito alto; A tecnologia de microprocessamento a laser, como ajuste fino a laser, gravação de precisão a laser, tecnologia de escrita direta a laser também tem sido amplamente utilizada na indústria.
A usinagem de precisão a laser tem as seguintes características notáveis:
(1) Grande alcance: a usinagem de precisão a laser possui uma ampla gama de objetos, incluindo quase todos os materiais metálicos e não metálicos; adequado para sinterização, perfuração, marcação, corte, soldagem, modificação da superfície e deposição de vapor químico de materiais.
A usinagem eletroquímica só pode processar materiais condutores, a usinagem fotoquímica só pode ser usada para materiais corrosivos, a usinagem plasmática é difícil de processar alguns materiais com um alto ponto de fusão.
(2) Preciso e meticuloso: o raio laser pode ser focado em um tamanho muito pequeno, por isso é particularmente adequado para a usinagem de precisão. Em geral, a usinagem de precisão a laser é superior a outros métodos tradicionais de usinagem devido aos seus poucos fatores influenciadores e alta precisão de usinagem.
(3)Alta velocidade e alta velocidade: do ponto de vista do ciclo de usinagem, o eletrodo de ferramenta EDM requer alta precisão, grande perda e ciclo de usinagem longo; a usinagem eletroquímica da cavidade e da carga de trabalho de design de moldes de cátodo superficial é grande e o ciclo de fabricação é longo; o processo de usinagem fotoquímica é complexo; A operação de usinagem de precisão a laser é simples e a largura da fenda é fácil de controlar, o que pode ser saída imediatamente de acordo com o desenho do computador A gravura, corte e processamento de alta velocidade são rápidos, e o ciclo de processamento é mais curto do que outros métodos.
(4) Seguro e confiável: a usinagem de precisão a laser pertence à usinagem sem contato, que não causará extrusão mecânica ou estresse mecânico nos materiais; em comparação com a usinagem do arco EDM e plasma, sua zona afetada pelo calor e a deformação são muito pequenas, por isso pode processar partes muito pequenas.
(3)Baixo custo: não limitado pelo número de processamento, para serviços de processamento em pequenos lotes, o processamento a laser é mais barato. Para o processamento de produtos de grande porte, o custo de fabricação de moldes de grandes produtos é muito alto, o processamento a laser não precisa de qualquer fabricação de moldes, e o processamento a laser pode evitar completamente o colapso do material durante o perfuração e corte, o que pode reduzir muito o custo de produção das empresas e melhorar a qualidade dos produtos.
(6) A costura de corte é pequena: a costura de corte de corte a laser é geralmente de 0,1-0,2mm.
(7) Superfície de corte lisa: a superfície de corte a laser está livre de rebarbas.
(8) Pequena deformação térmica: a costura de corte a laser do processamento a laser é fina, rápida e concentrada em energia, de modo que o calor transferido para o material a ser cortado é pequeno, resultando em uma deformação muito pequena do material.
(9) Economia de materiais: processamento a laser com programação de computador, pode ser diferentes formas de produtos para aninhamento de material, maximizar a utilização de materiais, reduzir consideravelmente o custo dos materiais corporativos.
(10)É muito adequado para o desenvolvimento de novos produtos: uma vez formados os desenhos do produto, o processamento a laser pode ser realizado imediatamente, e você pode obter os novos produtos no menor tempo.
Em geral, a tecnologia de usinagem de precisão a laser tem muitas vantagens sobre os métodos tradicionais de usinagem, e sua perspectiva de aplicação é muito ampla.
Geralmente, os lasers usados para usinagem de precisão são: laser de CO2, laser YAG, laser de vapor de cobre, laser excimer e laser co.
Entre eles, o laser de CO2 de alta potência e o laser YAG de alta potência são amplamente utilizados na tecnologia de processamento a laser em larga escala; laser de vapor de cobre e laser excimer são amplamente utilizados na tecnologia de microprocessamento a laser; o laser YAG de média e baixa potência é geralmente usado no processamento de precisão.
ComumUmpplicações
(1)Perfuração de precisão a laser
Com o desenvolvimento da tecnologia, os métodos tradicionais de perfuração não conseguem atender às necessidades em muitas ocasiões. Por exemplo, é impossível processar pequenos orifícios com um diâmetro de dezenas de mícrons em alodato de tungstênio duro, e buracos profundos com um diâmetro de centenas de mícrons em vermelho duro e frágil e safira por métodos convencionais de usinagem.
A densidade de potência instantânea do raio laser é de até 108 w / cm2. O material pode ser aquecido ao ponto de fusão ou ponto de ebulição em pouco tempo, e os materiais acima podem ser perfurados. Em comparação com o feixe de elétrons, eletrólise, faísca elétrica e perfuração mecânica, a perfuração a laser tem as vantagens de boa qualidade, alta precisão de repetição, alta universalidade, alta eficiência, baixo custo e notáveis benefícios técnicos e econômicos abrangentes. Países estrangeiros atingiram um nível muito alto em perfuração de precisão a laser.
Uma empresa suíça usa um laser de estado sólido para fazer furos nas pás da turbina da aeronave. Pode processar microporos com diâmetros que variam de 20 μm a 80 μ m, e a razão de diâmetro para profundidade pode chegar a 1:80. O raio laser também pode ser usado para processar vários tipos de buracos em microforma em materiais frágeis, como cerâmicas, como buracos cegos, buracos quadrados, etc., que não podem ser alcançados pela usinagem comum.
Comparado com o método tradicional de corte, o corte de precisão a laser tem muitas vantagens. Por exemplo, pode cortar uma incisão estreita, quase não há resíduo de corte, a área afetada pelo calor é pequena, o ruído de corte é pequeno, e pode economizar 15% - 30% do material.
Como o laser dificilmente pode produzir impulso mecânico e pressão sobre o material que está sendo cortado, ele é adequado para cortar vidro, cerâmica, semicondutores, e outros materiais duros e quebradiços. Além disso, o ponto laser é pequeno e a fenda é estreita, por isso é especialmente adequado para todos os tipos de corte de precisão de pequenas peças. Uma empresa suíça usa um laser de estado sólido para corte de precisão, e sua precisão dimensional atingiu um nível muito alto.
Uma aplicação típica de corte de precisão a laser é cortar estêncil SMT em placas de circuito impresso. O método tradicional de processamento do modelo SMT é a gravura química. Sua desvantagem fatal é que o tamanho limite do processamento não deve ser menor do que a espessura da placa, e o processo de gravura química é complexo, o ciclo de processamento é longo, e o meio corrosivo polui o meio ambiente.
Usando processamento a laser, não só pode superar essas deficiências, mas também pode reprocessar o modelo acabado, especialmente a precisão de processamento e a densidade de lacunas são obviamente melhores que o anterior, e o custo de produção também é ligeiramente menor do que o primeiro desde o início muito mais alto do que a gravura química. No entanto, devido ao alto conteúdo técnico e ao alto preço de todo o conjunto de equipamentos para processamento a laser, apenas algumas empresas nos Estados Unidos, Japão, Alemanha e outros países podem produzir toda a máquina.
(3)Soldagem de precisão a laser
A zona afetada pelo calor da soldagem a laser é muito estreita e a solda é pequena, especialmente pode soldar materiais de ponto de fusão elevado e metais diferentes, e não precisa adicionar materiais. Em países estrangeiros, o laser YAG de estado sólido tem sido usado para soldagem de costura e soldagem de ponto em alto nível. Além disso, a soldagem a laser da linha de saída do circuito impresso não requer o uso de fluxo e pode reduzir o choque térmico e não ter impacto no núcleo do circuito, garantindo assim a qualidade do núcleo do circuito integrado.
Após mais de 20 anos de esforços, em tecnologia de usinagem de precisão laser e conjunto completo de equipamentos, embora a China tenha sido aplicada em soldagem a laser, soldagem de costura, soldagem hermética e marcação de laser de cerâmica e peças metálicas micro e pequenas, mas em tecnologia de usinagem de precisão a laser, tecnologia de corte e gravação de circuito microeletrônico, cerâmica com alto conteúdo tecnológico e amplo mercado de aplicação A usinagem de precisão a laser do buraco , buraco cego, buraco anormal e ranhura de vários tamanhos na porcelana e a placa de circuito impresso ainda está em fase de pesquisa e desenvolvimento, e não há um protótipo industrial correspondente.
Nos últimos anos, algumas grandes empresas estrangeiras viram o enorme mercado potencial na indústria de processamento de precisão a laser na China e começaram a criar filiais na China. No entanto, o alto custo de processamento aumenta o custo dos produtos, e muitas empresas ainda são dissuadidas.
Tendência de desenvolvimento
Laser com alta qualidade, alta eficiência, estabilidade, confiabilidade e baixo custo é a premissa da popularização e aplicação da usinagem de precisão. Uma das tendências de desenvolvimento da usinagem de precisão a laser é a miniaturização do sistema de usinagem. Nos últimos anos, o desenvolvimento do laser bombeado por diodo é muito rápido. Possui uma série de vantagens, como alta eficiência de conversão, boa estabilidade, boa qualidade de feixe, tamanho pequeno, e assim por diante. É provável que se torne o laser principal para a próxima geração de usinagem de precisão a laser.
A integração do sistema de usinagem é outra tendência importante da usinagem de precisão a laser. É uma tendência inevitável para o desenvolvimento da usinagem de precisão a laser para sistematizar e aperfeiçoar o processo de usinagem de precisão a laser de diversos materiais, desenvolver software de controle especial com uma interface de usuário amigável e adequado para usinagem de precisão a laser, e suplementá-lo com um banco de dados de processo correspondente, combinar o controle, processo e laser para realizar a integração do processamento óptico, mecânico, elétrico e material.
Embora haja uma grande lacuna entre a China e os países estrangeiros em tecnologia e equipamentos de processamento a laser, se melhorarmos continuamente a qualidade do feixe de laser e a precisão de processamento na base original, combinada com a pesquisa de tecnologia de processamento de materiais, ocupar o mercado de processamento de precisão a laser tanto quanto possível, e penetrar gradualmente no campo de microprocessamento a laser, podemos promover o rápido desenvolvimento da tecnologia de processamento a laser Finalmente , a usinagem de precisão a laser formará uma indústria em larga escala. ELaser king'é dedicado ao desenvolvimento e produção de equipamentos a laser de alto nível para usuários em todo o mundo.