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標題: 超短脈沖激光加工技術(shù) [打印本頁]

作者: xiaobing86203 時間: 2018-2-7 09:54
標題: 超短脈沖激光加工技術(shù)
本帖最后由 xiaobing86203 于 2018-2-6 21:22 編輯

人們很早就嘗試利用激光進行微加工,。但是由于激光的長脈沖寬度和低激光強度造成材料熔化并持續(xù)蒸發(fā),，雖然激光束可以被聚焦成很小的光斑，但是對材料的熱沖擊依然很大,，限制了加工的精度,。唯有減少熱影響才能提高加工質(zhì)量,。

當激光以皮秒量級的脈沖時間作用到材料上時，加工效果會發(fā)生顯著變化,。隨著脈沖能量急劇上升,，高功率密度足以剝離外層電子。由于激光與材料相互作用的時間很短,，離子在將能量傳遞到周圍材料之前就已經(jīng)從材料表面被燒蝕掉了,，不會給周圍的材料帶來熱影響,，因此也被稱為“冷加工”。憑借冷加工帶來的優(yōu)勢,，短與超短脈沖激光器進入到工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用當中,。

超短脈沖冷加工在火柴頭上進行燒蝕工藝

超快有多快？

短脈沖激光器產(chǎn)生的脈沖寬度定義在皮秒和飛秒量級,。1 皮秒等于 10-12 秒,，1 飛秒等于 10-15 秒。也許比較抽象,，但是我們可以轉(zhuǎn)化成距離的形式來比較,。舉個例子，光的速度是 3x10-8 米每秒,，光從地球到月球所需要的時間大約是 1.3 秒,，而1皮秒的時間里光運動的距離是 0.3 毫米！

超快可以做什么,？

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短脈沖激光技術(shù)的迅速發(fā)展使得其在工業(yè)范圍的應(yīng)用非常廣泛,，幾乎每天都會發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用。目前短脈沖主要集中在下面幾個應(yīng)用領(lǐng)域,。

激光細微加工的分類

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鉆孔

電路板設(shè)計中人們開始用陶瓷基底代替常規(guī)的塑料基底以實現(xiàn)更好的導熱效果,。為了連接電子元件，一般需要在板上鉆高達數(shù)十萬個直徑 40100 μm 的小孔,。因此保證基底的穩(wěn)定性不會受到鉆孔過程時熱輸入的影響就變得十分重要,，皮秒激光正是這個應(yīng)用的理想工具。皮秒激光能以沖擊鉆探的方式完成孔的加工,，并保證孔的均勻性,。除了電路板，皮秒激光還可以對塑料薄膜,、半導體,、金屬膜和藍寶石等材料進行高質(zhì)量鉆孔。

劃線,，切割

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通過掃描的方式疊加激光脈沖可以形成線,。通常要通過大量的掃描可以深入到陶瓷內(nèi)部，直到線的深度達到材料厚度的 1/6,。然后沿著這些刻線從陶瓷基底上分離單個模塊,。這種分離方法叫做劃線,。另一種分離方法是使用超短脈沖激光燒蝕切割,，也稱為消融切割。激光對材料進行燒蝕,，去除材料直到它被切透,。這個技術(shù)的好處是加工的孔的形狀和尺寸具有較大的靈活性,。所有的工藝步驟可以通過一臺皮秒激光器完成。

透明材料上零切縫切割

線燒蝕（去除鍍層）

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另外一種經(jīng)常被視作微加工的應(yīng)用是在不損害或輕微損害基底材料的情況下精確去除涂層,。燒蝕既可以是幾微米寬的線,，也可以是幾平方厘米的大面積去除。由于涂層的厚度通常遠小于燒蝕的寬度,，以至于熱量不能在側(cè)面?zhèn)鲗�,。因此可以使用納秒級脈沖寬度的激光。高平均功率激光,、方形或矩形傳導光纖,、平頂光強分布，這幾項技術(shù)的結(jié)合使得激光面燒蝕得以在工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用,。例如：使用通快公司的 TruMicro 7060 激光器去除薄膜太陽電池玻璃上的涂層,。同樣的激光器也可以應(yīng)用在汽車工業(yè)中對抗腐蝕涂層進行去除，為后續(xù)焊接做準備,。

去除抗腐蝕涂層

表面結(jié)構(gòu)化

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結(jié)構(gòu)化可以改變材料表面的物理特性,。根據(jù)荷花效應(yīng)，疏水性表面結(jié)構(gòu)讓水從表面流掉,。用超短脈沖激光器在表面創(chuàng)造亞微米結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)這個特性,，并可以通過改變激光參數(shù)對所要創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)進行精確控制。相反的效果,，例如親水性表面,，同樣可以實現(xiàn)，而且微加工還可以創(chuàng)造更大尺寸的結(jié)構(gòu),。這些工藝可以用于發(fā)動機中的油箱來制造一些降低磨損的微結(jié)構(gòu),，或者在金屬表面結(jié)構(gòu)化實現(xiàn)與塑料的焊接。

短脈沖進行表面結(jié)構(gòu)化

雕刻成型

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雕刻成型是通過燒蝕材料創(chuàng)造三維形狀,。盡管燒蝕的尺寸可能會超過傳統(tǒng)意義上所說的微加工的范疇,，但是它所需的精度還是使它被劃分到這類激光應(yīng)用領(lǐng)域。皮秒激光可以用于加工銑床的多晶金剛石刀具邊緣,。激光是加工多晶金剛石的理想工具,，多晶金剛石是可以制作銑刀刀刃的極為堅硬的材料。使用雕刻成型技術(shù)來加工銑刀的切屑槽和齒,，這種情形下激光的好處是非接觸和高加工精度,。

作者: 只有快樂 時間: 2018-2-7 20:37
還是高精尖領(lǐng)域上的應(yīng)用，

作者: 韓寒11 時間: 2018-2-7 21:19
先進的技術(shù),，太辣眼了

作者: 371565868 時間: 2018-2-8 14:21
贊

作者: 小周大大2016 時間: 2018-3-22 14:05
學習了

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