Stan i perspektywy technologii precyzyjnej obróbki laserowej

Wiązka laserowa może być skupiona do bardzo małych rozmiarów, dzięki czemu jest szczególnie odpowiednia do: precyzyjna obróbka. Obecną technologię obróbki laserowej dzielimy na trzy poziomy w zależności od wielkości obrabianego materiału i wymagań dotyczących dokładności obróbki:

• ① Technologia obróbki laserowej materiałów wielkogabarytowych, z grubymi płytami (kilka milimetrów do dziesiątek milimetrów) jako głównym przedmiotem, a jej dokładność obróbki jest zwykle na poziomie milimetra lub submilimetra;
• ② Precyzyjna technologia obróbki laserowej, z cienkimi płytami (0.1 do 1.0 mm) jako głównym przedmiotem obróbki, a jej dokładność obróbki jest zwykle rzędu dziesięciu mikronów;
• ③ Technologia mikrowytwarzania laserowego, dla różnych folii o grubości mniejszej niż 100 μm jako głównego przedmiotu obróbki, jej dokładność obróbki jest generalnie poniżej 10 mikronów lub nawet na poziomie submikronowym.

Należy zauważyć, że w przemyśle maszynowym precyzja oznacza zwykle małą chropowatość powierzchni i niewielki zakres tolerancji (m.in. położenie, kształt, rozmiar itp.). Jednak termin „precyzja” w tym artykule odnosi się do małej luki w przetwarzanym obszarze, co oznacza, że ​​graniczny rozmiar, który można przetworzyć, jest niewielki. W powyższych trzech rodzajach obróbki laserowej technologia obróbki laserowej dużych części stała się coraz bardziej dojrzała, a stopień uprzemysłowienia był bardzo wysoki. technologie mikroobróbki laserowej, takie jak przycinanie laserowe, precyzyjne wytrawianie laserowe, technologia bezpośredniego pisania laserowego jest również szeroko stosowana w przemyśle i istnieje wiele powiązanych raportów. W tym artykule skupimy się na technologii precyzyjnej obróbki laserowej. Ze względu na wygodę, cele obróbki precyzyjnej wymienione poniżej są ograniczone do cienkich płyt (0.1-1.0 mm).

1. Porównanie między precyzyjną obróbką laserową a tradycyjnymi metodami obróbki

Wraz z postępem technologii, rodzaje technologii precyzyjnej obróbki stają się coraz bardziej obfite.

Precyzyjna obróbka laserowa ma następujące istotne cechy:

• ①Zakres precyzyjnej obróbki laserowej jest szeroki i obejmuje prawie wszystkie materiały metalowe i niemetaliczne. Podczas gdy obróbka elektrolityczna może przetwarzać tylko materiały przewodzące, obróbka fotochemiczna nadaje się tylko do materiałów łatwo korozyjnych, a obróbka plazmowa jest trudna do przetwarzania niektórych materiałów o wysokiej temperaturze topnienia.
• ② Istnieje kilka czynników wpływających na jakość precyzyjnej obróbki laserowej, a dokładność obróbki jest wysoka i ogólnie jest lepsza niż inne tradycyjne metody obróbki.
• ③ Z punktu widzenia cyklu obróbki elektroda narzędziowa EDM wymaga wysokiej precyzji, dużych strat i długiego cyklu obróbki; projekt formy katodowej do wnęki obróbkowej i profilu obróbki elektrolitycznej jest duży, a cykl produkcyjny jest również długi; Procedury są skomplikowane; precyzyjna obróbka laserowa jest prosta, szerokość szczeliny jest łatwa do regulacji i kontroli, prędkość obróbki jest szybka, a cykl obróbki jest krótszy niż w przypadku innych metod.
• ④Precyzyjna obróbka laserowa należy do obróbki bezkontaktowej, bez użycia siły mechanicznej. W porównaniu z obróbką elektroiskrową i obróbką łukiem plazmowym, jego strefa wpływu ciepła i deformacja są bardzo małe, dzięki czemu może przetwarzać bardzo małe części.

Podsumowując, technologia precyzyjnej obróbki laserowej ma wiele zalet w porównaniu z tradycyjnymi metodami obróbki, a jej możliwości zastosowania są bardzo szerokie.

2. Wprowadzenie do powszechnie używanego sprzętu do precyzyjnej obróbki laserowej

Lasery powszechnie stosowane do precyzyjnej obróbki obejmują: lasery CO2, lasery YAG, lasery na parę miedzi, lasery ekscymerowe i lasery CO itp. Aby uzyskać szczegółowe informacje na temat ich charakterystyki lasera, zapoznaj się z literaturą. 

Wśród nich lasery CO2 dużej mocy i lasery YAG dużej mocy są szeroko stosowane w technologii obróbki laserowej na dużą skalę; lasery na parze miedzi i lasery ekscymerowe są coraz szerzej stosowane w technologii mikroobróbki laserowej; Lasery YAG o średniej i małej mocy są zwykle używane do precyzyjnej obróbki.

3. Zastosowanie precyzyjnej obróbki laserowej i rozwój Chin i międzynarodowych

3.1 Status międzynarodowy

3.1.1 Precyzyjne wiercenie laserowe

Wraz z postępem technologii tradycyjna metoda wykrawania w wielu przypadkach nie była w stanie zaspokoić potrzeb. Na przykład małe otwory o średnicy kilkudziesięciu mikrometrów są przetwarzane na twardych stopach węglika wolframu; głębokie otwory o średnicy kilkuset mikrometrów obrabiane są na twardej i kruchej czerwieni, szafirze itp., czego nie można osiągnąć konwencjonalnymi metodami obróbki. Chwilowa gęstość mocy wiązki laserowej wynosi aż 108 W/cm2, co może w krótkim czasie podgrzać materiał do temperatury topnienia lub wrzenia, aby uzyskać perforację na powyższych materiałach. W porównaniu z wiązką elektronów, elektrolizą, iskrą elektryczną i wierceniem mechanicznym, wiercenie laserowe ma dobrą jakość, wysoką powtarzalność, dużą wszechstronność, wysoką wydajność, niski koszt i znaczące wszechstronne korzyści techniczne i ekonomiczne. Międzynarodowe precyzyjne wiercenie laserowe osiągnęło bardzo wysoki poziom. Szwajcarska firma wykorzystuje lasery na ciele stałym do wycinania otworów w łopatkach turbin lotniczych, które mogą obrabiać mikrootwory o średnicy od 20 μm do 80 μm, a stosunek średnicy do głębokości może osiągnąć 1:80 (patrz rysunek 1 (a)) . Wiązka laserowa może również przetwarzać różne otwory o specjalnym kształcie, takie jak otwory nieprzelotowe (patrz Rysunek 1 (b)) oraz otwory kwadratowe w materiałach kruchych, takich jak ceramika, czego nie można uzyskać za pomocą zwykłej obróbki.

3.1.2 Precyzyjne cięcie laserowe

W porównaniu z tradycyjną metodą cięcia, precyzja cięcie laserowe ma wiele zalet. Na przykład może wykonywać wąskie nacięcia, prawie bez pozostałości po cięciu, małą strefę wpływu ciepła, niski poziom hałasu i może zaoszczędzić od 15% do 30% materiału. Ponieważ laser prawie nie wytwarza impulsów mechanicznych i nacisku na cięty materiał, nadaje się do cięcia twardych i kruchych materiałów, takich jak szkło, ceramika i półprzewodniki. Ponadto plamka lasera jest mała, a szczelina wąska, dlatego jest szczególnie nadaje się do małych części. Rodzaj precyzyjnego cięcia. Szwajcarska firma używa laserów na ciele stałym do precyzyjnego cięcia, a jej dokładność wymiarowa osiągnęła bardzo wysoki poziom.

Typowym zastosowaniem precyzyjnego cięcia laserowego jest cięcie szablonów SMT w obwodach drukowanych (patrz Rysunek 2). Tradycyjna metoda obróbki szablonów SMT to metoda trawienia chemicznego. Jego fatalną wadą jest to, że graniczny rozmiar obróbki nie może być mniejszy niż grubość płyty, a metoda trawienia chemicznego ma skomplikowany proces, długi cykl obróbki, a środowisko korozyjne zanieczyszcza środowisko. 

Zastosowanie obróbki laserowej może nie tylko przezwyciężyć te niedociągnięcia, ale także ponownie przetworzyć gotowy szablon. W szczególności dokładność obróbki i gęstość odstępów są znacznie lepsze niż w przypadku poprzednich (patrz Rysunek 3). Jest nieco niższy niż poprzedni. Jednak ze względu na dużą zawartość technologiczną całego zestawu urządzeń do obróbki laserowej oraz wysoką cenę, tylko kilka firm w kilku krajach takich jak Stany Zjednoczone, Japonia, Niemcy jest w stanie wyprodukować całą maszynę.

3.1.3 Precyzyjne spawanie laserowe

Spawanie laserowe ma bardzo wąską strefę wpływu ciepła i mały szew spawalniczy. W szczególności może spawać materiały o wysokiej temperaturze topnienia i różne metale bez konieczności stosowania dodatkowych materiałów. Międzynarodowe zastosowanie solidnych laserów YAG do zgrzewania szwów i zgrzewania punktowego osiągnęło wysoki poziom. Ponadto przewody wyprowadzeń obwodu drukowanego są spawane laserowo, co nie wymaga użycia topnika i może zmniejszyć szok termiczny bez wpływu na matrycę obwodu, zapewniając w ten sposób jakość matrycy obwodu scalonego (patrz rysunek 4) .

3.2 Obecna sytuacja w Chinach

Po ponad 20 latach starań, w zakresie technologii laserowej precyzyjnej obróbki i kompletnego wyposażenia, chociaż Chiny były używane w ceramicznym trasowaniu laserowym i laserowym zgrzewaniu punktowym mikro małych części metalowych, zgrzewaniu szwowym i hermetycznym spawaniu oraz znakowaniu, itp. 

Jednak w technologii precyzyjnej obróbki laserowej proces precyzyjnego cięcia i wytrawiania szablonów obwodów mikroelektronicznych o dużej zawartości technicznej i szerokim rynku zastosowań, otwory przelotowe, otwory nieprzelotowe i otwory o specjalnych kształtach, szczeliny o różnych specyfikacjach i rozmiarach na arkuszach ceramicznych i drukowanych płytki drukowane Precyzyjna obróbka laserowa i inne aspekty wciąż znajdują się w fazie badań i rozwoju, a odpowiedni prototyp przemysłowy nie pojawił się. 

Większość użytkowników w Chinach na ogół korzysta z importowanych szablonów lub obróbki na zlecenie w Hongkongu i innych miejscach. Wysoka cena i długi cykl poważnie wpłynęły na cykl rozwoju produktu. W ostatnich latach kilka dużych międzynarodowych firm dostrzegło ogromny potencjał chińskiego rynku w branży precyzyjnej obróbki laserowej. , rozpoczął tworzenie oddziałów w Chinach. Jednak wysokie koszty obróbki zwiększają koszty produktów i nadal zniechęcają do nich wiele przedsiębiorstw.

4. Trend rozwoju i perspektywy technologii precyzyjnej obróbki laserowej

Wysokiej jakości, wydajne, stabilne, niezawodne i tanie lasery to warunek wstępny promocji i zastosowania precyzyjnej obróbki. Jednym z trendów rozwojowych precyzyjnej obróbki laserowej jest miniaturyzacja systemów obróbki. W ostatnich latach lasery pompowane diodowo szybko się rozwinęły. Ma szereg zalet, takich jak wysoka wydajność konwersji, dobra stabilność pracy, dobra jakość wiązki i mały rozmiar. Prawdopodobnie stanie się głównym laserem następnej generacji precyzyjnej obróbki laserowej.

Integracja systemów obróbki to kolejny ważny trend w rozwoju precyzyjnej obróbki laserowej. Usystematyzować i udoskonalić technologię precyzyjnej obróbki laserowej dla różnych materiałów; opracować przyjazne dla użytkownika, dedykowane oprogramowanie sterujące odpowiednie do precyzyjnej obróbki laserowej i uzupełnić je o odpowiednią bazę danych procesów; połączyć sterowanie, proces i laser w celu uzyskania optycznego, Integracja obróbki maszynowej, elektrycznej i materiałowej jest nieuniknionym trendem w rozwoju precyzyjnej obróbki laserowej.

Chociaż Chiny mają dużą lukę w stosunku do międzynarodowego w zakresie technologii i sprzętu do obróbki laserowej, jeśli nadal będziemy ulepszać jakość wiązki laserowej i dokładność obróbki w oparciu o oryginał, w połączeniu z badaniami technologii obróbki materiałów, zajmiemy się precyzją lasera rynku obróbki w jak największym stopniu. I stopniowo wnikają w dziedzinę mikroobróbki laserowej, mogą promować szybki rozwój cięcie laserowe technologii i ostatecznie przekształci precyzyjną obróbkę laserową w przemysł na dużą skalę.

Link do tego artykułu: Stan i perspektywy technologii precyzyjnej obróbki laserowej

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji obróbka cnc Chiny usługi.Certyfikat ISO 9001:2015 i AS-9100. Szybka precyzja w 3, 4 i 5 osiach Obróbka CNC usługi obejmujące frezowanie, toczenie według specyfikacji klienta, możliwość obróbki części metalowych i plastikowych z tolerancją +/- 0.005 mm. Usługi dodatkowe obejmują szlifowanie CNC i konwencjonalne, wiercenie,odlewanie,metalowa blacha i cechowanie.Zapewnienie prototypów, pełnych serii produkcyjnych, wsparcia technicznego i pełnej kontroli.Służy motoryzacyjny, Aerospace, forma i oprawa, oświetlenie led,medyczny,rower i konsument elektronika branże. Dostawa na czas.Opowiedz nam trochę o budżecie Twojego projektu i przewidywanym czasie realizacji. Opracujemy z tobą strategię, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą ci osiągnąć swój cel, zapraszamy do kontaktu z nami ( sprzedaz@pintejin.com ) bezpośrednio do nowego projektu.