اصطلاحيIمقدمة
المعالجة بالليزر هي تقنية المعالجة الأكثر تقدمًا ، والتي تستخدم أساسًا الليزر عالي الكفاءة لحفر المواد وقطعها. تشمل المعدات الرئيسية جهاز كمبيوتر وآلة القطع (النقش) بالليزر. عملية استخدام القطع والنحت بالليزر بسيطة للغاية ، تمامًا مثل استخدام جهاز كمبيوتر وطابعة للطباعة على الورق ، واستخدام مجموعة متنوعة من برامج معالجة الرسوم (CAD ، وكاميرا الدائرة ، و CorelDRAW ، وما إلى ذلك) لتصميم الجرافيك. يتم نقلها إلى آلة القطع (النحت) بالليزر ، والتي يمكنها بسهولة قص (نحت) الرسومات على سطح أي مادة وقطع الحواف وفقًا لمتطلبات التصميم.
منذ اختراع ليزر الياقوت في مختبرات بيل في عام 1960 ، تم تطبيق الليزر تدريجيًا على المعدات السمعية والبصرية ، والمدى ، والمعدات الطبية ، والمعالجة ، وغيرها من المجالات.
في مجال المعالجة بالليزر ، على الرغم من أن سعر جهاز إرسال الليزر باهظ الثمن (مئات الآلاف إلى الملايين) ، ولكن نظرًا لأن المعالجة بالليزر لها مزايا لا يمكن أن تتطابق معها المعالجة التقليدية ، فقد استحوذت المعالجة بالليزر على أكثر من 50٪ من المعالجة الصناعة في الولايات المتحدة وإيطاليا وألمانيا ودول أخرى.
يمكن تركيز شعاع الليزر على حجم صغير جدًا ، لذا فهو مناسب بشكل خاص للمعالجة الدقيقة. وفقًا لحجم المواد المعالجة ومتطلبات دقة المعالجة ، تنقسم تقنية المعالجة بالليزر إلى ثلاثة مستويات:
(1) تقنية المعالجة بالليزر للمواد كبيرة الحجم ، مع ألواح سميكة (من عدة مليمترات إلى عشرات المليمترات) ككائن رئيسي ، تكون دقة معالجتها عمومًا في مستوى المليمترات أو المليمترات ؛
(2) تأخذ تقنية المعالجة بالليزر الدقيقة الصفيحة الرقيقة (0.1-1.0 مم) ككائن معالجة رئيسي ، ودقة معالجتها بشكل عام عشرة ميكرون ؛
(3)تكنولوجيا الليزر الدقيقة ، التي تستهدف جميع أنواع الأغشية الرقيقة التي يقل سمكها عن 100 ميكرومتر ككائن المعالجة الرئيسي ، دقة معالجتها بشكل عام أقل من 10 ميكرومتر أو حتى أقل من ميكرومترm.
في الصناعة الميكانيكية ، تشير الدقة عادةً إلى خشونة السطح الصغيرة والنطاق الصغير من التفاوتات المختلفة (بما في ذلك الموضع والشكل والحجم وما إلى ذلك)."؛ الدقة"؛ تشير هنا إلى الفجوة الصغيرة في المنطقة المعالجة ، أي أن الحجم المحدد الذي يمكن تحقيقه من خلال المعالجة صغير.
في الأنواع الثلاثة المذكورة أعلاه من المعالجة بالليزر ، أصبحت تقنية المعالجة بالليزر للأجزاء الكبيرة ناضجة بشكل متزايد ، وكانت درجة التصنيع عالية جدًا ؛ كما تم استخدام تقنية المعالجة الدقيقة بالليزر مثل الضبط الدقيق بالليزر ، والنقش الدقيق بالليزر ، وتكنولوجيا الكتابة المباشرة بالليزر على نطاق واسع في الصناعة.
تتميز المعالجة الدقيقة بالليزر بالميزات الرائعة التالية:
(1) نطاق واسع: تشتمل الآلات الدقيقة بالليزر على مجموعة واسعة من الأشياء ، بما في ذلك جميع المواد المعدنية وغير المعدنية تقريبًا ؛ مناسب للتلبيد ، والحفر ، والنقش ، والقطع ، واللحام ، وتعديل السطح ، وترسيب المواد الكيميائية بالبخار.
يمكن للمعالجة الكهروكيميائية معالجة المواد الموصلة فقط ، ويمكن استخدام الآلات الكيميائية الضوئية فقط للمواد المسببة للتآكل ، وتصعب معالجة البلازما لبعض المواد بنقطة انصهار عالية.
(2) دقيق ودقيق: يمكن تركيز شعاع الليزر على حجم صغير جدًا ، لذا فهو مناسب بشكل خاص للمعالجة الدقيقة. بشكل عام ، تتفوق الآلات الدقيقة بالليزر على طرق المعالجة التقليدية الأخرى نظرًا لعواملها المؤثرة القليلة ودقة المعالجة العالية.
(3)سرعة عالية وسرعة عالية: من منظور دورة التشغيل الآلي ، يتطلب قطب أداة EDM دقة عالية ، وخسارة كبيرة ، ودورة تشغيل طويلة ؛ الآلات الكهروكيميائية للتجويف وسطح عمل تصميم قالب الكاثود كبير ودورة التصنيع طويلة ؛ عملية المعالجة الضوئية الكيميائية معقدة ؛ عملية التصنيع الدقيق بالليزر بسيطة ويسهل التحكم في عرض الشق ، والذي يمكن إخراجه فورًا وفقًا لرسم الكمبيوتر ، يتم النقش والقطع والمعالجة بسرعة عالية ، ودورة المعالجة أقصر من الطرق الأخرى.
(4) آمنة وموثوقة: الآلات الدقيقة بالليزر تنتمي إلى الآلات غير المتصلة ، والتي لن تسبب قذف ميكانيكي أو ضغط ميكانيكي على المواد ؛ مقارنةً بآلة EDM وقوس البلازما ، فإن المنطقة المتأثرة بالحرارة والتشوه صغير جدًا ، لذا يمكنها معالجة أجزاء صغيرة جدًا.
(3)تكلفة منخفضة: لا يقتصر على عدد المعالجات ، لخدمات معالجة الدُفعات الصغيرة ، تكون المعالجة بالليزر أرخص. بالنسبة لمعالجة المنتجات الكبيرة ، تكون تكلفة تصنيع القوالب للمنتجات الكبيرة عالية جدًا ، ولا تحتاج المعالجة بالليزر إلى أي تصنيع للقوالب ، ويمكن للمعالجة بالليزر أن تتجنب تمامًا انهيار المواد أثناء التثقيب والقص ، مما قد يقلل بشكل كبير من تكلفة إنتاج الشركات وتحسين جودة المنتجات.
(6) خط التماس القطع صغير: خط القطع للقطع بالليزر عادة ما يكون 0.1-0.2 مم.
(7) سطح القطع الأملس: سطح القطع بالليزر خالي من النتوءات.
(8) تشوه حراري صغير: إن التماس القطع بالليزر للمعالجة بالليزر يكون رقيقًا وسريعًا ومركّزًا للطاقة ، وبالتالي فإن الحرارة المنقولة إلى المادة المراد قطعها صغيرة ، مما يؤدي إلى تشوه بسيط جدًا للمادة.
(9) توفير المواد: المعالجة بالليزر باستخدام برمجة الكمبيوتر ، يمكن أن تكون أشكالًا مختلفة من المنتجات لتداخل المواد ، وتعظيم الاستفادة من المواد ، وتقليل تكلفة مواد المؤسسة بشكل كبير.
(10)إنها مناسبة جدًا لتطوير منتجات جديدة: بمجرد تشكيل رسومات المنتج ، يمكن إجراء المعالجة بالليزر على الفور ، ويمكنك الحصول على المنتجات الجديدة في أقصر وقت.
بشكل عام ، تتمتع تقنية التصنيع الدقيق بالليزر بالعديد من المزايا مقارنة بأساليب المعالجة التقليدية ، كما أن احتمالات تطبيقها واسعة جدًا.
بشكل عام ، الليزر المستخدم في المعالجة الدقيقة هو: ليزر ثاني أكسيد الكربون ، ليزر YAG ، ليزر بخار النحاس ، ليزر إكسيمر ، وليزر ثاني أكسيد الكربون.
من بينها ، يتم استخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون عالي الطاقة وليزر YAG عالي الطاقة على نطاق واسع في تكنولوجيا معالجة الليزر على نطاق واسع ؛ يتم استخدام ليزر بخار النحاس وليزر الإكسيمر على نطاق واسع في تكنولوجيا المعالجة الدقيقة بالليزر ؛ يستخدم ليزر YAG متوسط ومنخفض الطاقة بشكل عام في المعالجة الدقيقة.
شائعAالصفحات
(1) حفر ليزر دقيق
مع تطور التكنولوجيا ، لا تستطيع طرق الحفر التقليدية تلبية الاحتياجات في العديد من المناسبات. على سبيل المثال ، من المستحيل معالجة ثقوب صغيرة بقطر عشرات الميكرونات على سبيكة كربيد التنجستن الصلب ، وثقوب عميقة بقطر مئات الميكرونات على الياقوت الأحمر والصلب الهش باستخدام طرق المعالجة التقليدية.
تصل كثافة الطاقة اللحظية لشعاع الليزر إلى 108 واط / سم 2. يمكن تسخين المادة إلى درجة الانصهار أو نقطة الغليان في وقت قصير ، ويمكن ثقب المواد المذكورة أعلاه. بالمقارنة مع شعاع الإلكترون ، التحليل الكهربائي ، الشرارة الكهربائية ، والحفر الميكانيكي ، يتميز الحفر بالليزر بمزايا الجودة الجيدة ، ودقة التكرار العالية ، والشمولية العالية ، والكفاءة العالية ، والتكلفة المنخفضة ، والفوائد التقنية والاقتصادية الشاملة الرائعة. وصلت الدول الأجنبية إلى مستوى عالٍ جدًا في الحفر الدقيق بالليزر.
تستخدم شركة سويسرية ليزر الحالة الصلبة لحفر ثقوب في شفرات توربينات الطائرات. يمكنها معالجة المسام الدقيقة بأقطار تتراوح من 20 ميكرومتر إلى 80 ميكرومتر ، ويمكن أن تصل نسبة القطر إلى العمق إلى 1:80. يمكن أيضًا استخدام شعاع الليزر لمعالجة أنواع مختلفة من الثقوب الدقيقة على المواد الهشة مثل السيراميك ، مثل الثقوب العمياء ، والثقوب المربعة ، وما إلى ذلك ، والتي لا يمكن تحقيقها بواسطة الآلات العادية.
(2) قطع دقيق بالليزر
بالمقارنة مع طريقة القطع التقليدية ، فإن للقطع الدقيق بالليزر العديد من المزايا. على سبيل المثال ، يمكن أن تقطع شقًا ضيقًا ، ولا توجد بقايا قطع تقريبًا ، والمنطقة المتأثرة بالحرارة صغيرة ، وضوضاء القطع صغيرة ، ويمكنها توفير 15٪ - 30٪ من المادة.
نظرًا لأن الليزر لا يمكنه أن ينتج دفعة ميكانيكية وضغطًا على المادة التي يتم قطعها ، فهو مناسب لقطع الزجاج والسيراميك وأشباه الموصلات وغيرها من المواد الصلبة والهشة. بالإضافة إلى ذلك ، بقعة الليزر صغيرة والشق ضيق ، لذا فهي مناسبة بشكل خاص لجميع أنواع القطع الدقيقة للأجزاء الصغيرة. تستخدم شركة سويسرية ليزر الحالة الصلبة للقطع الدقيق ، وقد وصلت دقة أبعاده إلى مستوى عالٍ جدًا.
التطبيق النموذجي للقطع الدقيق بالليزر هو قطع استنسل SMT في لوحات الدوائر المطبوعة. طريقة المعالجة التقليدية لقالب SMT هي النقش الكيميائي. عيبها القاتل هو أن الحجم المحدد للمعالجة يجب ألا يقل عن سماكة اللوحة ، وعملية النقش الكيميائي معقدة ، ودورة المعالجة طويلة ، والوسط التآكل يلوث البيئة.
باستخدام المعالجة بالليزر ، لا يمكن فقط التغلب على أوجه القصور هذه ، ولكن يمكن أيضًا إعادة معالجة القالب النهائي ، خاصة أن دقة المعالجة وكثافة الفجوة أفضل بشكل واضح من السابق ، كما أن تكلفة الإنتاج أقل قليلاً من السابق من السابق أعلى بكثير من السابق. النقش الكيميائي. ومع ذلك ، نظرًا للمحتوى التقني العالي والسعر المرتفع لمجموعة كاملة من معدات المعالجة بالليزر ، يمكن لعدد قليل فقط من الشركات في الولايات المتحدة واليابان وألمانيا ودول أخرى إنتاج الجهاز بالكامل.
المنطقة المتأثرة بالحرارة في اللحام بالليزر ضيقة جدًا واللحام صغير ، خاصةً أنه يمكنه لحام المواد ذات نقطة الانصهار العالية والمعادن غير المتشابهة ، ولا يحتاج إلى إضافة مواد. في البلدان الأجنبية ، تم استخدام ليزر YAG ذو الحالة الصلبة في لحام اللحام ولحام النقاط على مستوى عالٍ. بالإضافة إلى ذلك ، لا يتطلب اللحام بالليزر للخط الخارج للدائرة المطبوعة استخدام التدفق ويمكن أن يقلل الصدمة الحرارية وليس له أي تأثير على قلب الدائرة ، وبالتالي ضمان جودة قلب الدائرة المتكاملة.
بعد أكثر من 20 عامًا من الجهود ، في تكنولوجيا الآلات الدقيقة بالليزر ومجموعة كاملة من المعدات ، على الرغم من تطبيق الصين في لحام البقعة بالليزر ولحام التماس واللحام المحكم ونقش القطع بالليزر الخزفي والأجزاء المعدنية الدقيقة والصغيرة ، ولكن في الليزر تقنية الآلات الدقيقة ، تقنية القطع والنقش الدقيقة لقالب الدوائر الإلكترونية الدقيقة ، السيراميك مع محتوى عالي التقنية وسوق تطبيق واسع ، لا تزال المعالجة الدقيقة بالليزر للفتحة ، الفتحة العمياء ، الثقب غير الطبيعي والأخدود بأحجام مختلفة على الخزف ولوحة الدوائر المطبوعة في مرحلة البحث والتطوير ، ولا يوجد نموذج أولي صناعي مطابق.
في السنوات الأخيرة ، شهد عدد قليل من الشركات الأجنبية الكبيرة السوق المحتمل الضخم في صناعة المعالجة الدقيقة بالليزر في الصين وبدأت في إنشاء فروع في الصين. ومع ذلك ، فإن التكلفة المرتفعة للمعالجة تزيد من تكلفة المنتجات ، ولا يزال العديد من الشركات رادعًا.
اتجاه التنمية
الليزر بجودة عالية وكفاءة عالية واستقرار وموثوقية وتكلفة منخفضة هو أساس تعميم وتطبيق الآلات الدقيقة. أحد اتجاهات تطوير الآلات الدقيقة بالليزر هو تصغير نظام المعالجة. في السنوات الأخيرة ، تطور الليزر الذي يتم ضخه بواسطة الصمام الثنائي سريع للغاية. لديها سلسلة من المزايا ، مثل كفاءة التحويل العالية ، والاستقرار الجيد ، وجودة الحزمة الجيدة ، والحجم الصغير ، وما إلى ذلك. من المحتمل أن يصبح الليزر الرئيسي للجيل القادم من الآلات الدقيقة بالليزر.
يعد تكامل نظام المعالجة اتجاهًا مهمًا آخر للمعالجة الدقيقة بالليزر. إنه اتجاه حتمي لتطوير الآلات الدقيقة بالليزر لتنظيم وإتقان عملية التصنيع الدقيق بالليزر للمواد المختلفة ، وتطوير برامج تحكم خاصة مع واجهة مستخدم سهلة الاستخدام ومناسبة للمعالجة الدقيقة بالليزر ، وتكميلها بقاعدة بيانات عملية مقابلة ، الجمع بين التحكم والعملية والليزر لتحقيق تكامل المعالجة البصرية والميكانيكية والكهربائية ومعالجة المواد.
على الرغم من وجود فجوة كبيرة بين الصين والدول الأجنبية في تكنولوجيا ومعدات معالجة الليزر ، إذا قمنا باستمرار بتحسين جودة شعاع الليزر ودقة المعالجة على الأساس الأصلي ، جنبًا إلى جنب مع أبحاث تكنولوجيا معالجة المواد ، فإننا نحتل سوق معالجة الدقة بالليزر مثل قدر الإمكان ، والتوغل التدريجي في مجال المعالجة الدقيقة بالليزر ، يمكننا تعزيز التطور السريع لتكنولوجيا المعالجة بالليزر أخيرًا ، ستشكل المعالجة الدقيقة بالليزر صناعة واسعة النطاق. والملك جي جي # 39 ؛ الليزرمكرس لتطوير وإنتاج معدات الليزر عالية المستوى للمستخدمين في جميع أنحاء العالم.