激光在打孔和切割中的应用

由于高功率激光器新近的发展,激光加工的重要性很快为人们所承认。简而言之,这是一种无须任何工具进行机械接触的精密热过程。本文报导了用红宝石激光器和CO2激光器进行打孔和切割时得到的大量结果,同时还描述了激光加工的一般特征。所用红宝石激光器的最大输出能量为3.5焦耳,这对打出极小的孔是有效的。在加工金属时,用0.5毫秒这么短的时间便能打出直径100~350微米的孔。CO2激光器对于切割是有效的,例如采用80瓦的激光功率切割1亳米厚的钢板,其速率为1.3米/分。     

日本东芝公司的激光装置

YAG激光加工装置利用YAG激光加工机进行微型加工,在金刚石、红宝石、金属、半导体上打孔,金属焊接,金属蒸发切除以及半导体、陶瓷、电阻体的切割、微调等都在不断广泛应用。采用激光加工,被加工件的性能随选定最佳加工条件的不同而有很大变化。YAG激光加工机主要采用脉冲激光。连续YAG激光可用于部分非金属加工。脉冲激光要选定最佳加工条件,其中包括脉冲能量、脉宽、脉冲波形、光斑聚集条件等各种参数。在生产线上采用这种加工存在着激光激励灯消耗维修费的问题,但目前正在设法提高泵浦来相应降低激光器运转费用。     

石英晶体激光切割的几点规律

本文基于石英晶体激光切割的参数模型,分析了对激光器功率、切割速度、材料厚度以及切缝宽度的相互关系,研究了石英晶体激光切割过程的基本规律,这为提高激光切割效率、保证激光切割石英晶体的加工精度奠定理论基础,同时也为激光切割石英晶体参数的选择提供了依据。     

光纤激光器在微细加工中的应用潜力

近年来，光纤激光技术的发展及其应用潜力令光纤激光器的生产商、研制者和工业用户都感到十分振奋。光纤激光器所具有的极佳光束质量赋予其诸多引人注目的优点，并使材料的精细加工质量得到很大提高。除此之外，光纤激光器还具有很多其它优点，如结构紧凑、能量转换效率高、成本费用适中和易于集成等。为了确定光纤激光器在实际应用中有哪些特殊优点，德国Fraunhofer Institute Material ＆ Beam Technology的科研人员将短脉冲光纤激光器系统和具有近乎完全相同性能参数的普通棒状Q开关固体激光器系统做了对比实验研究。研究内容包括钻孔、切割、横向切除和打标等几种典型的激光微细加工应用，实验材料则选取了铝、硅和红宝石等几种有代表性的材料。实验证明．光纤激光器在某些激光加工应用领域具有明显的技术优势，尤其是在所加工产品的精度和表面质量方面。最终得出的结论是：在近乎完全相同的条件下，与棒状激光器系统相比，光纤激光器系统切割出来的缝隙更窄、钻出来的孔径更小。     

光束整形技术展现出应用于激光加工业的潜力

透镜阵列光束整形技术在激光材料加工市场崭露头角.LIMO公司的Vitalij Lissotschenko和Paul Harten介绍了半导体激光器直接应用于激光焊接和激光切割领域的状况. 大功率激光光源现已广泛应用于多种材料的加工领域.目前最普遍的应用包括:焊接、钎焊、切割、钻孔、激光退火、微机械、烧蚀以及微光刻等.对于激光材料加工而言,除了选择合适的激光光源外,选取能够产生适当光场剖面的高效能光学元件也至关重要.     

新结构铝-玻璃CO_2激光器通过鉴定

用激光切割代替常规的冲剪加工的技术,如能在汽车、飞机、农机、机车及轻工等行业从事中小批量生产的厂家推广使用,对解决产品经常改型,缩短生产准备周期,减少工模具是很有意义的。但是影响激光切割推广的主要问题是激光器价格高,稳定性差,维修困难等。机械工业部第三设计研究院和长春光机学院针对着上述问题,共同研制成一种新结构准封离式CO_2激光器,主要     

SPI新型激光器用于硅片切割

在太阳能电池和半导体制造中,硅原料是以厚0.2～1.5 mm,直径100～300 mm的典型形式的晶圆存在.通常情况下,硅晶圆是由金刚石锯切割而成的,偶而也有用划线器和剥裂加工的.随着激光器技术的不断完善和发展,越来越多的硅片加工采用激光技术.     

利用飞秒激光和纳秒激光脉冲加工金刚石

分别利用脉宽在40 fs 和5 ns 的飞秒及纳秒激光脉冲加工了钎焊在不锈钢底板上的金刚石阵列.通过测量加工区域面积和入射激光功率的关系推断出了飞秒和纳秒激光脉冲加工金刚石材料的阈值.实验结果表明,相比于纳秒激光加工,利用飞秒激光加工金刚石的阈值更低.也利用显微镜比较了利用不同种类光源加工金刚石后加工区域的形貌.研究结果证明了利用飞秒激光加工金刚石相比于纳秒激光更为有效.     

用CO2激光切割冲压模具

伊利诺斯板金服务中心用激光切割迭层式成套 模具用的钢板取得成功。激光从钢板上切出模芯和模片，继而对切口边缘进行热处理。然后将这些切好的钢片迭加起来装配成模具。Morton Metalcraf公司使用的是Omnilase 2001型光源，该光源由一台CO2切割激光器和一台铣床组成。     

“零重叠”激光系统加速超薄晶圆切割

固态激光器、光纤激光器和超快激光器继续向微电子加工应用领域进军,特别是半导体工业中的硅晶圆切割应用,以及光伏产业中的各种基于激光的切割和光刻应用。     

聚晶金刚石复合片激光切割工艺研究

聚晶金刚石(PCD)复合片因其硬度高、耐磨性好等性能在刀具行业应用广泛,为了探究PCD复合片的激光切割工艺特性,获取最优的切割质量和加工效率,减少磨削余量,采用Nd∶YAG激光器对1.6 mm厚PCD复合片进行切割工艺试验。利用数字显微镜和光学轮廓仪对材料切割表面及断面进行观测分析,系统研究了激光功率、切割速度、脉冲频率及离焦量等工艺参数对切割质量的影响。通过正交试验的直观分析与方差分析对工艺参数进行分析与优化设计,同时探究不同参数下激光能量对材料的作用机理。结果表明:材料表面能量密度的大小决定着激光切割质量,选用激光功率80 W,切割速度80 mm/min,脉冲频率60 Hz,零离焦量的切割参数,获得了切缝宽度为173.10 μm,切缝单边锥度为5.90°,表面粗糙度Ra=0.65 μm 的优良PCD复合片激光切割质量。     

激光精密切割不锈钢薄板的工艺研究

采用Nd∶YAG脉冲激光器对不锈钢进行了精密切割。系统研究了工艺参数对切缝宽度和切缝质量的影响规律。结果表明,缝宽随激光功率密度、频率以及脉宽的增加而加大;提高激光输出重复频率,不仅有利于提高加工质量,而且可以增大切割速度,提高加工效率。在此基础上,导出了光斑重叠度和极限切割速度的计算公式,利用此公式估算的脉冲激光切割的极限速度与实验结果符合很好     

kW级低阶模CO_2激光在金属切割和焊接上的应用

激光切割、焊接是激光加工的重要应用方面,由于光束质量的限制,我国生产的高功率CO_2激光器多数用在热处理领域。最近,我们在2kW 多模输出的闭环横流 CO_2激光器上,成功地获得了千瓦级低阶模(TEM_(mn),m n≤2)激光输出,并对一些金属材料进行了切割、焊接试验。实验用的千瓦级低阶模激光器结构参见     

准分子激光精密加工功能陶瓷及有机玻璃等各种硬脆材料的加工工艺理论研究

采用准分子激光器,对陶瓷及有机玻璃等硬脆材料的切割工艺进行了系统的研究.较为全面地探讨了各种工艺参数对切割外形和切割质量的影响规律.结果表明:切割剥离量随着激光功率密度、频率以及脉宽的增加而增大;提高重复率,不仅有利于提高加工质量,而且可以加大切割速度.在此基础上,推导出了重叠度和极限速度的计算公式,利用此公式可以估算出脉冲激光切割的极限速度.同时系统研究了激光工艺参数对切割表面粗糙度,表面残留物和飞溅的影响规律.结果表明:提高重复率、功率密度、脉冲宽度以及降低扫描速度,均可以改善切割质量.导出了描述脉冲激光切割加工时的切割表面粗糙度的经验公式,提出了控制切割质量的方法.并且对激光加工CADⅢAM应用软件进行了开发研究,给出了加工复杂图形(球面,椭球面,抛物面等)元件的算法.(OE34)     

用LD激励YAG激光器进行微细加工

根据各种加工需要日本东芝公司最近研制了LD激励YAG固体激光器。可应用于金属材料焊接,切割薄膜等微细加工。把固体激光器和加工装置组合起来组装成激光加工装置。过去激光器都是用灯激励,现在采用的LD激励固体激光器,是根据本公司生产技术研究所研究LD激励的特性,及其生产现场     

高功率激光用于工业生产

在此领域研究了下列问题： ·激光加工材料的基础; ·激光排除材料(打孔、切割等)技术; ·材料表面的激光改性技术; ·激光焊接工艺; ·控制和测量装置; ·工业应用; ·加工材料用的新型激光器。 大多数报告是有关金属深熔的状态和以切割和焊接为目的的合金状态,反映了世界对这些过程兴趣的提高。     

激光切割工艺的自适应研究

本文介绍了作者在进行激光智能加工的研究中,激光切割工艺的自适应的实现方法。首先从计算机的待加工工件的CAD图形中,找到加工的尖拐角处,再通过试验研究了切割速度与激光功率的动态关系,使激光切割过程中激光功率随切割速度的改变做相应的改变,避免拐角处的热积累,能够做到直接切割拐角轮廓,而不会过热,获得了满意的切割效果,可以实现激光智能切割。     

激光技术讲座：第六章 激光民用技术（续）

6 .3　激光加工　　激光加工是激光应用的重要领域 ,各种激光加工设备已商品化 ,激光加工业已经形成。激光加工大致可分为三个方面 :常规工业加工、微加工和快速成型加工。6 .3.1　激光常规工业加工常规工业加工主要是指激光对金属、塑料等各种材料的切割、焊接、打孔、打标、弯曲成形、表面处理等加工过程。使用的激光器包括 :CO2 激光器、YAG激光器、半导体激光器、光纤激光器等。激光材料加工的基本原理是 :用聚焦的激光束去蒸发、熔化待加工的材料 ,或者在化学上改变材料的性质等。激光加工工艺过程是复杂的 ,不同的加工任务 ,对激光…     

用于切割硅薄膜太阳能电池的激光器研究

相比其他加工方式,激光加工具有割线小,切割速度快,割缝边缘垂直度好,切割时无机械应力等优点．本文结合国内外激光薄膜加工研究结果,从激光与物质相互作用的角度出发,建立激光切割硅薄膜太阳能电池的理论模型。用有限元法(FEM)求得柱面坐标下热平衡方程的数值解。讨论激光波长,能量密度,脉冲重复频率,光斑形状与薄膜损伤阈值,切割速度,以及切割质量之间的关系。结合理论分析与实验,优化了激光器的设计,选择氪灯抽运的λ=532nm Nd：YAG激光器,采用KDP倍频,声光调Q方式工作,给了了重复频率与切割速度的配对关系,提了用柱面聚焦系统代替球而聚焦系统,从而减小垂直于割缝方向的热影响,并有利于切割速度的提高。     

装有激光器的计算机数控复合金属板材加工系统

西德的多仑普公司研制成世界上首次利用激光切割和机器人的装有激光器的复合金属板材加工系统。