Преимущества лазерного сверления

Лазерное сверление обладает следующими преимуществами.

• Представляет собой бесконтактный процесс, независящий от проблем износа инструмента, которые возникают при использовании обычных технологий сверления
• Имеет малую зону термического влияния и может быть использован в широком диапазоне материалов, включая легированные стали, драгоценные металлы, цветные металлы, вольфрам, молибден, тантал, никель, бериллий, алюминий, кремний и неметаллические материалы 

• Позволяет сверлить в труднообрабатываемых материалах, включая жаропрочные сплавы, композиты и керамики
• Имеет значительно большую скорость сверления, чем обычное механическое сверление
• Лучше механических методов сверления обеспечивает получение отверстий под большими углами к поверхности
• Может применяться для сверления непроводящих или металлических подложек, покрытых непроводящим материалом, где обработка может приводить к электрическому разряду 
• Также лазерная технология используется для сверления отверстий в термоустойчивых сверхпрочных сплавах и многослойных композитах из углеродного волокна в аэрокосмической промышленности.

Дальше »

Преимущества лазерной обработки

Наиболее массовой областью использования лазерной техники в технологии является лазерная глубокая обработка материалов, в основе которой лежит в большинстве случаев интенсивное тепловое воздействие лазерного излучения.

Лазерное излучение можно применять для проведения целого перечня основных технологических процессов - резки, сварки, прошивки отверстий и др. Локальность воздействия позволяет сконцентрировать лазерное излучение мощностью киловаттного уровня в объеме от нескольких десятков до нескольких сотен микрометров. При этом воздействие осуществляется в ограниченной зоне без нагрева остального объема и нарушения его структуры и потери свойств.

При использовании лазера больше возможностей для регулирования параметров обработки в очень широком интервале режимов:

• легкость автоматизации процесса
• возможность обработки на воздухе
• исключение механического воздействия на обрабатываемый материал
• отсутствие вредных отходов
• возможность транспортировки излучения. 

Луч лазера как технологический инструмент не подвержен износу в отличие от инструментов механической обработки.

Прецизионность обработки обеспечивается современными компьютерными системами управления и точными механизмами перемещения и позиционирования: роботами и специализированными координатными столами, которые обеспечивают точность позиционирования, соизмеримую с размером луча в зоне обработки, от сотен микрометров до единиц микрометров. При этом обеспечивается обработка широкого диапазона толщин и марок материалов, а также различные типоразмеры и геометрическая сложность деталей.

Дальше »

Лазеры для микрообработки

Для микрообработки наиболее часто используют твердотельные лазеры с диодной накачкой, волоконные лазеры и эксимерные импульсные лазеры. Для микрообработки почти всегда применяются импульсные лазеры, поскольку они обеспечивают лучший контроль передачи энергии, чем непрерывные лазеры, которые могут легко расплавить, и тем самым повредить, микроэлементы.

Кроме того, возможность управлять частотой повторения импульсов и их энергией в импульсных лазерах обеспечивает процессу микрообработки дополнительную гибкость. Также можно отметить, что более короткие длины волн являются предпочтительными для обработки изделий малых размеров.

Твердотельные лазеры для микрообработки следующие. Nd: YAG - лазеры с диодной накачкой и модуляцией добротности, работающие на длине волны 1064 нм (ближний ИК) и их гармоники 532 нм (видимый), 355 нм (ближний УФ) и 266 нм (УФ).

Импульсные волоконные лазеры на стекле, легированном иттербием, работающие на длине волны 1070 нм. Эксимерные лазеры, работающие в УФ - диапазоне.

Обычно используют эксимерные:

• ArF - лазеры, работающие на длине волны 193 нм
• KrF - лазеры, работающие на длине волны 248 нм
• XeCl - лазеры, работающие на длине волны 308 нм
• XeF - лазеры, работающие на длине волны 351 нм.

Большинство лазеров, предназначенных для микрообработки, имеют энергию импульса в диапазоне 1-500 мДж, длительность импульса от 10 не до 10 мс, частоту повторения импульсов в диапазоне от 10 Гц до 500 кГц и среднюю мощность излучения 1-100 Вт.

Дальше »

Лазерная микрообработка

Лазерная микрообработка является признанным лидером среди высокоточных микротехнологий. Большинство промышленных применений лазерной микрообработки основано на таких процессах обработки материала, как абляция и плавление, и включают в себя резку, сверление, сварку и маркировку.

Лазерная микрообработка применяется к широкому спектру материалов:

• металлы (алюминий, сталь и нержавеющая сталь, молибден, медь, титан, платина, золото, серебро, никель, тантала, хрома и вольфрама)
• полупроводники (кремний, германий, арсенид галлия и нитрид галлия)
• керамические материалы (оксид алюминия, сыпучие и тонкопленочные кремниевые нитриды, карбид кремния, ниобат лития, цирконий и металлизированные керамики)
• диэлектрики (стекло, боросиликаты, натриевая известь, сапфиры, диоксид кремния, синтетические алмазы и волокно)
• полимеры (сложные полиэфиры, полиэтилен, полиамиды, полиимиды, полипропилен, полистирол, полиуретаны, силиконовые смолы)
• другие материалы (золь-гель, углеродные композиты и биоматериалы, такие как роговица глаза и белки).

Лазерная микрообработка находит широкое применение в автомобильной, космической, биомедицинской, электронной и других областях промышленности.

Дальше »

Виды лазерной микрообработки

Операции микрообработки включают в себя, в первую очередь, микросверление, микрорезку, микротокарную обработку, микросварку, маркировку и гравировку, скрайбирование и резку полупроводниковых пластин.

Лазерное микросверление используется для создания системы микроотверстий, сопел, волноводов, межслойных переходных отверстий и фотогальванических ячеек в самых разнообразных материалах. При помощи лазерных технологий стали достижимы допуски на расположение отверстий и допуски на диаметр отверстий на уровне микрометра и менее.

Микросверление может быть использовано для получения микроотверстий в различных устройствах, включая устройства для впрыска топлива, форсунки струйных принтеров, оптоволоконные соединения, вертикальные зондовые платы, доза для научных приборов, датчики, топливные ячейки и медицинские приборы с очень высокими требованиями к точности диаметра отверстия и конусности.

Лазерная микрорезка хорошо подходит для микрообработки большинства материалов. Среди них металлы (например, нержавеющая сталь, закаленная сталь, медь, алюминий, вольфрам, латунь и титан), керамика (например, оксид алюминия, нитрид кремния, карбид вольфрама, ЦТС-керамика и цирконий), стекло и кристаллические материалы (ВК7, плавленый кварц и сапфир), твердые материалы (такие, как алмазы), пластмассы (полиимиды, PTFE, РММА и ABS). Лазерная микрорезка позволяет достигать малых размеров реза - шириной менее 1 мкм и глубиной менее 2 мкм.

Лазерная микрофрезеровка идеально подходит для широкого спектра приложений, включая производство микропресс-форм и микроштамповки для инструментов, а также других микроэлементов. Суть лазерной микрофрезеровки проста. За каждый лазерный импульс удаляется очень небольшой объем материала. Лазерный луч сканируется по поверхности объекта, совершая много проходов и послойно удаляя материал до получения требуемого результата. При этом число импульсов определяет глубину обработки.

Лазерная микрогравировка и микромаркировка являются вариантом микрофрезеровки. Она используется для гравировки узоров и других форм на различных материалах. В микрогравировке и маркировке лазерный луч сканируется по поверхности материала, удаляя материал небольшими порциями за каждый лазерный импульс. Глубина обработки, как правило, контролируется количеством лазерных импульсов на каждую точку.

Основными областями применения микрогравировки и микромаркировки является поверхностное микротекстурирование поверхности, декоративная гравировка и 2D штрих-коды. Новейшие установки для микрогравировки и микромаркировки могут гравировать на субмикронном уровне.

Лазерное микроскрайбирование является особо точным видом обработки материалов, включая металлы, керамику и стекло. Также микроскрайбирование широко используется в качестве предварительной обработки перед микрорезкой полупроводниковых пластин. Процесс скрайбирования широко используется в электронной промышленности для микрорезки кремниевых пластин и керамических листов, а также в солнечной энергетике при резке фотоэлементов для солнечных батарей.

Дальше »