水射流导引激光在微细加工中的应用

研究应用水射流导引激光技术切割加工半导体材料工艺,并与传统切割工艺进行了比较.用φ25μm的水射流和波长为1064 nm的钇铝石榴石红外线激光源切割一个夺125μm的砷化镓晶片,典型的切割速度是40 mm/s,切口宽度23μm,切边无碎片和边角损坏.与锯片切割相比,其加工速度高达5倍.实验发现,水射流导引激光切割工件温度在160℃以下,晶圆加工表面基本无碎片、毛刺产生.通过对晶圆切片的3点弯曲进行试验发现,对于125μm厚的硅晶圆而言,在同等切痕宽度的情形下,微水射流导引激光切片断裂强度比锯片切片在正反两面都要高50%左右.结果表明,水射流导引激光切割技术可以大幅提高晶圆加工的效率、质量和可靠性.     

膏药在线激光制孔的研究

膏药在线激光群孔加工替代了传统的机械冲孔的工艺,提高了生产效率,节约了生产成本,并使膏药有防伪的功能。通过设计传动装置和速度校正、振镜校正,实现了膏药的在线激光制孔。结果表明,该工艺和设备具有制孔速度快、稳定可靠,膏药生产线在1m/min~8m/min的速度范围内,不仅能够实现群孔的加工,而且孔的大小、形状和疏密均可调整。     

连续CO2激光在线膏药群孔加工系统的研究

激光扫描打孔系统具有结构简单可靠、打孔效率高、质量好等优势,广泛用于非金属薄型材料(如纸张、皮革、膏药)加工以增强其透气度及防伪性能。为了解决现有激光打孔设备价格昂贵、加工效率低等问题,采用嵌入式控制系统与振镜扫描,设计了一套基于连续CO2激光器的在线膏药打孔设备。该膏药打孔设备在生产线2m/min~12m/min的运行速率范围,可实现通孔直径0.2mm~1.2mm、孔群间距4mm~10mm的调节功能。结果表明,该实验对膏药群孔加工效率的提高和激光打孔设备的推广是有帮助的。     

IT陶瓷片CO2激光切片的工艺研究

当今世界IT产业发展迅速,已经成为发达国家的支住产业,而陶瓷切片被广泛城应用在IT产业中,因此陶瓷切片有着十分广阔的应用前景.10.6 μm CO2激光对陶瓷、玻璃等非金属材料有较好的加工性能.因此发达国家CO2激光陶瓷切片设备使用十分普及.而在我国,国产CO2激光陶瓷切片设备几乎是空白. 我们自行研制SLM-250型CO2激光陶瓷切片机填补了国内空白.该设备采用恒定光路结构,轻型十字切割平台,确保机床有很高的动态特性.切割工作台采用特殊的磁性支撑,确保陶瓷片在切割时不受夹持的应力,加工工件在切割时不易破碎.激光工艺参数是确保切割出好的陶瓷片的技术关键.我们在试验中详细地研究了光束质量、激光脉宽、频率割嘴技术、吹气速度和流量、切入点及切割路径、切割速度、功率焦点及焦距支撑方式等对陶瓷切片质量的影响. 经过大量优化试验,我们获得了1 mm陶瓷片最佳工艺参数:激光平均功率50 W;切片速度300 mm/min;切缝速度0.1 mm;切缝质量,粗糙度6.3.(PE22)     

三维激光加工的轨迹规划的研究

在汽车覆盖件的激光加工中,一个覆盖件上的边界以及众多的大大小小的孔洞都可以用激光切割一次完成。如何使加工连续进行,一次完成一个覆盖件上的所有部分的切割工作以及合理安排加工轨迹的切割顺序是进行三维激光加工离线自动编程要解决的问题,它直接影响到汽车生产的生产效率。本文研究了三维激光加工激光头行走的特点,为了一次完成工件上所有孔、洞的切割工作,避免与工件发生碰撞,提出了激光头位姿在过渡轨迹和安全平面上的规划方法,同时利用神经网络方法和最短路径法对加工顺序进行合理安排,以提高加工效率。该方法用在作者开发的三维激光加工离线自动编程系统中,取得了满意的效果。     

基于PC的开放式多功能激光加工数控系统

目前国内外在激光加工中普遍应用的数控系统是一种专用型、封闭式的系统 ,无法适应现代高柔性、低成本的加工要求。因此 ,本文研制了一种基于工业PC的开放式多功能激光加工数控系统 ,以通用的Windows操作系统作为开发平台 ,同时具有硬件和软件的开放性。该系统具有如下特色 :设计了编程专家系统 ,使用者无需学习G代码和PMAC卡宏指令即可编程 ;通过自动编程系统可将激光切割的CAD图形自动转换为加工代码 ,并可自动选择最佳切割顺序 ,保证最短空程路径 ;提出了一种PID全离线检测方案 ,大大加速了激光加工机多轴控制参数的调节和优化进程。该数控系统已成功地应用于激光切割、焊接、表面处理、快速直接制造等多种激光加工。     

激光切割技术在钣金加工中的应用

介绍了激光切割技术在板金加工中的应用历程,并通过对先后引进的激光切割设备加工过程及性能的对比,阐述了激光切割技术的进步。根据激光切割技术在实际生产中的应用情况,从激光切割技术的加工范围、加工精度等级及加工成本等方面,谈谈体会。     

激光切割成为工业加工的主流

切割系统再不只是用于小量短期生产的样机了,现在它在大批量生产线上同传统的机器工具相抗衡。随着材料处理设备的发展,使得系统切割零件几乎是连续的。更多的厂商已把激光用于中、大批量的生产中。生产率的提高是惊人的—对于带有自动装载设备的系统和某些灵活激光切割机,生产率可提高2倍至5倍。应用范围从加工二维板材(最普遍的)到更复杂的三维零件的切割。     

少无废料激光板材切割技术

采用少无废料激光板材切割技术,可以大幅度地提高材料利用率,缩短切割时间,提高生产效率。激光切割路径优化算法和板材的无搭边排样技术是少无废料激光板材切割的关键技术问题。文章研究了少无废料激光切割路径优化原则,在此基础上,研究了少无废料激光切割编程技巧,并结合纺机板材的激光切割实践,进行了少无废料激光板材切割技术研究,结果表明,采用少无废料激光切割技术,材料利用率可10%~30%,切割长度可减少5%~10%。     

基于CCD的激光切割焦点位置控制系统的设计与实现

激光焦点位置的检测与控制是激光切割系统中的关键技术之一．在介绍了国内外现有检测方法的基础上,提出一种基于CCD的激光切割焦点位置控制系统．该系统采用激光三角测量法原理,并以CCD成像系统配合数字图像处理技术．实现对激光切割焦点位置的精确测量和控制。     

晶圆激光切割技术的研究进展

综述了半导体领域晶圆切割技术的发展进程,介绍了刀片切割技术、传统激光切割技术、新型激光切割技术及整形激光切割技术的特点、工作原理和优缺点以及国内外使用晶圆切割技术获得的研究成果及其应用前景.与刀片切割技术相比,激光切割技术具有切割质量好、切割速度快等优点.详细介绍了以进一步改善晶圆切割质量和提高切割速度为目的的几类整形激光切割技术,包括微水导激光切割技术、隐形切割技术、多焦点光束切割、“线聚焦”切割、平顶光束切割和多光束切割等.随着技术的不断完善、切割设备的不断成熟,整形激光切割技术在未来的晶圆切割领域将具有广阔的应用前景.     

CO_2调Q脉冲激光切割陶瓷材料的试验研究

用研制的机械斩光盘调 Ｑ Ｃ Ｏ２ 脉冲激光器,获得高峰值功率、短脉宽、高重复频率和适中的平均功率的脉冲激光输出。对以热压烧结 Ｓｉ３ Ｎ４ 为代表的工程陶瓷进行了切割试验,运用高速多次重复走刀切割工艺,获得了无裂纹的精细切口。     

旋转气流控制激光切割特种钢薄板

以氧为辅助气体的激光切割工艺切割不锈钢等特种钢板时容易产生挂渣现象,因此大多采用高压高纯度氮气或惰性气体辅助激光切割不锈钢。在对熔渣形成原因及规律进行实验研究的前提下,提出了仍以氧辅助切割以降低激光切割功率,通过在工件底部加设旋风除渣器,形成旋转气流控制熔渣流向以去除熔渣的方法。实验证明,当同轴辅助切割气体为氧气,气体压力降低为300 kPa,旋转气流引导装置气体压力为100 kPa,激光功率为500 W,模式为TEM01,焦点位于0.5 mm厚硅钢片工件上表面,切割速度为3 m/min时,可获得光滑的高质量切口。     

心血管支架的光纤激光切割工艺

心血管支架植入手术是目前治疗心血管疾病的首选方案之一。采用光纤激光精密切割系统,研究了激光输出功率、切割速度、重复频率、脉冲宽度、辅助气体及气压等参数对心血管支架切割质量的影响。通过实验和分析,获得了最佳切割工艺参数:输出功率为7W,脉冲宽度为0.15ms,重复频率为1500Hz,扫描速度为8mm/s,辅助氧压为0.3MPa。采用该工艺参数,切割出了高质量的心血管支架。     

激光切割系统功率实时控制研究

激光功率对切割质量具有重要的影响,功率过大容易产生过烧现象。为了保证切割质量,研究了激光功率与切割速度的关系,基于可编程多轴运动控制器提出了激光功率实时控制的方法,使用开放性编写应用程序进行串口通信调整功率的方式实现激光功率的实时控制。采用这种方法进行激光切割试验,当激光功率能够随切割速度实时变化时,可以避免烧角现象。结果表明,此方法可以有效地提高切割质量,并且保证了激光切割的效率。     

手机按键面板光纤激光切割工艺研究

采用光纤激光精密切割系统,进行了手机金属按键面板的切割实验,研究了输出功率、切割速度、重复频率、脉冲宽度、辅助气体及气压等参数对手机金属按键面板切割质量的影响.通过试验和分析,获得了最佳工艺参数.采用激光器的输出功率为25 W、重复频率为1 800 Hz和脉冲宽度为0.3 ms,辅助气体O2压为0.25 MPa,扫描速度为8 mm/s,切割出高质量的手机按键面板.     

分层实体制造激光头切割路径的建模与优化

分层实体制造(LOM)技术中分层制造时间是由该层的切割速度与切割路径确定的，当切割工艺参数(如：切割功率、切割速度)确定之后，每一层制造的时间是由该层切割(扫描)路径确定的。因此优化切割(扫描)路径对提高成型效率有重要意义，而分层实体制造技术中激光切割路径优化的实质是空行程路径的优化。建立了切割路径空行程路径优化的数学模型。由于求解该模型的复杂性，采用了分级规划的两个分步算法：首先用改进的最近邻域算法求解轮廓边界线上的切割起点，然后当切割点确定后把路径优化问题归结为旅行售货员问题(TSP)，采用了高效的智能仿生算法一蚁群系统算法来求解。运行结果表明，该算法显著缩短了分层制造中的空行程，提高了快速原型制造的效率。     

半导体激光切割碳钢板方法研究

采用500 W半导体激光对碳钢板材进行切割实验。为了提高切割能力，针对半导体激光光束发散角较大的特点，以及碳钢板材的激光切割工艺特性，对切割头的光学系统进行改进，并进行比较实验。结果显示，适当增加光斑尺寸，焦深延长，可一定程度上加强半导体激光对于3 mm以上碳钢板的切割能力，将切割厚度拓展到6 mm。在此条件下，切割速度有所下降。但在3～6 mm厚度范围内切割效率同500 W光纤激光器切割效率相近。     

动光式激光切割无缝拼接技术的研究与应用

为了提高动光式激光切割振镜加工网格之间的拼接精度,首先采用线性插值方法,补偿激光光点在不同区域内两轴的区域系数,再利用射影变换建立任意两个平面之间点的射影变换矩阵,以补偿双振镜的梯形以及菱形畸变,通过上述补偿保证整个扫描场中所有的坐标都符合一个线性的比例关系。将该方法应用于柔性印制电路板的切割,得到的切割精度和效率远高于普通的定光式切割。结果表明,通过以上方法的补偿后,激光切割系统的网格之间拼接精度大幅度提升,达到国外最新同类系统的精度与效率,具有广阔的应用前景。     

UV激光切割覆盖膜炭化问题影响因素研究

采用一种新颖的技术即在光路中首次使用光束整形器切割覆盖膜,明显的减轻了炭化现象。研究了激光切割工艺参数,抽风系统,激光器和切割材料对切割覆盖膜炭化的影响。研究表明:快的切割速度,高的激光频率,低的激光功率,可以减轻炭化。改进抽风系统,不同的激光器和切割材料,可以减轻炭化。本文研究的炭化影响因素为实际应用提供了理论和实验依据。