Lasere sub nanosecunde aplicate microprelucrării materialelor dure și fragile

Materialele dure și casante nemetalice includ o varietate de pietre prețioase, sticlă, cristale de siliciu, cristale de cuarț, ceramică, materiale magnetice din pământuri rare etc. Cele mai multe dintre aceste materiale sunt neconductoare sau semiconductoare și sunt de obicei caracterizate de duritate ridicată, fragilitate, rezistență la abraziune, rezistență la coroziune, rezistență la oxidare și rezistență la temperaturi ridicate. Deoarece materialele nemetalice dure și casante au multe materiale metalice, este dificil de comparat, caracteristicile excelente ale domeniului de aplicare a fost extins treptat de la industria tradițională a construcțiilor, industria de producție artizanală la industria aerospațială, mașini, automobile, electronice, industria chimică și altele. câmpuri. Materiale dure și fragile nemetalice și lărgirea continuă a domeniului de aplicare a procesării sale de eficiență scăzută, costul ridicat al contradicției este din ce în ce mai proeminent, rezultând că metodele tradiționale de procesare actuale nu se pot adapta la nevoile multor industrii. Densitatea energiei laser de până la 108 ~ 1010W/cm2, acțiune directă pe suprafața locală a materialelor dure și casante nemetalice, rezultând energie instantanee generată de materialul de topire la temperatură ridicată sau distruge direct legătura moleculară a materialului. În comparație cu metodele tradiționale de procesare, eficiența de 8 până la 20 de ori, economisind 20% până la 30% din material, poate reduce considerabil costurile de producție, poate îmbunătăți acuratețea procesării și calitatea produsului, dar are și capacitatea de a scurta ciclul de producție, selectiv prelucrare și prelucrare de precizie și alte avantaje.

Laser tradițional de prelucrare a materialelor dure și casante, utilizat pentru laserele nanosecunde, lățimea impulsului este în general mai mare de 5ns, volum mare, cerințe ridicate de mediu, stabilitate slabă și efecte termice, pentru multe efecte de prelucrare a materialelor nu este ideal. În plus, laserele de picosecundă și femtosecundă au performanțe mai bune în microprelucrare, dar sunt scumpe și voluminoase.

Laserele sub nanosecunde de mare putere și frecvență înaltă sunt o clasă de lasere cvasi-ultrarapide rentabile, care combină precizia de procesare a laserelor de picosecundă și avantajul de preț al laserelor obișnuite nanosecunde, care au o perspectivă largă de aplicare în domeniul preciziei. microprelucrare și sunt favorizate de clienții industriali.

Introducere de principiu
Microprelucrarea materialelor dure și casante constă de obicei în laser, cameră CCD, sistem optic de colimare și focalizare și imagistică cu laser, sistem de control galvanometru sau platformă rotativă mobilă multidimensională, modul de control de intrare/ieșire, computer și software de control. Utilizarea caracteristicilor de înaltă energie ale laserului, prin interacțiunea fotonilor și a materialelor pentru a realiza marcarea materialului, perforarea, marcarea, tăierea, sculptura internă și alte procesări; Datorită eficienței sale ridicate, preciziei înalte, fără contact și a altor avantaje, este utilizat pe scară largă în microelectronică, procesare micro-mecanică și micro-optică și în alte domenii.

Piața de aplicații
Materialele dure și casante pot fi împărțite pe scară largă în: microprelucrare cu materiale semiconductoare, microprelucrare cu materiale ceramice, marcare și marcare cu diamante și pietre prețioase, microprelucrare cu materiale transparente (sticlă călită, sticlă safir etc.), ablație a materialului cu peliculă subțire, oxizi conductivi transparente și dielectric ablație și așa mai departe.