Estat i perspectiva de la tecnologia de mecanitzat de precisió làser

El feix làser es pot enfocar a una mida molt petita, cosa que el fa especialment adequat mecanitzat de precisió. Dividim la tecnologia de mecanitzat làser actual en tres nivells segons la mida del material processat i els requisits de precisió del mecanitzat:

• ① Tecnologia de mecanitzat làser per a materials a gran escala, amb plaques gruixudes (diversos mil·límetres a desenes de mil·límetres) com a objecte principal, i la seva precisió de mecanitzat és generalment a nivell mil·límetre o submilimètric;
• ② Tecnologia de mecanitzat làser de precisió, amb plaques primes (0.1 a 1.0 mm) com a objecte de mecanitzat principal, i la seva precisió de mecanitzat és generalment de l'ordre de deu micres;
• ③ Tecnologia de microfabricació làser, per a diverses pel·lícules amb un gruix inferior a 100 μm com a objecte de mecanitzat principal, la seva precisió de mecanitzat generalment és inferior a 10 micres o fins i tot un nivell inferior a micres.

Cal tenir en compte que en la indústria de la maquinària, la precisió sol significar una petita rugositat superficial i un petit rang de toleràncies (incloent-hi posició, forma, mida, etc.). No obstant això, el terme "precisió" en aquest article fa referència a la petita bretxa de l'àrea que s'està processant, la qual cosa significa que la mida límit que es pot processar és petita. En els tres tipus de mecanitzat làser anteriors, la tecnologia de mecanitzat làser de peces grans s'ha madurat cada cop més i el grau d'industrialització ha estat molt alt. S'han revisat moltes literatures; Les tecnologies de micromecanitzat làser, com ara el retall làser, el gravat de precisió làser, la tecnologia d'escriptura directa làser també s'ha utilitzat àmpliament a la indústria i hi ha molts informes relacionats. Aquest article es centrarà en la tecnologia de mecanitzat de precisió làser. Per comoditat, els objectius de mecanitzat per a mecanitzat de precisió esmentats a continuació es limiten a plaques primes (0.1-1.0 mm).

1 .Comparació entre el mecanitzat de precisió làser i els mètodes tradicionals de mecanitzat

Amb l'avenç de la tecnologia, els tipus de tecnologia de mecanitzat de precisió són cada cop més abundants.

El mecanitzat de precisió làser té les següents característiques significatives:

• ①L'abast del mecanitzat de precisió làser és ampli, incloent gairebé tots els materials metàl·lics i no metàl·lics. Si bé el mecanitzat electrolític només pot processar materials conductors, el mecanitzat fotoquímic només és adequat per a materials fàcilment corrosius i el mecanitzat per plasma és difícil de processar determinats materials de punt de fusió elevat.
• ② Hi ha pocs factors que influeixen en la qualitat del mecanitzat de precisió làser, i la precisió del mecanitzat és alta i, en general, és millor que altres mètodes de mecanitzat tradicionals en general.
• ③ Des de la perspectiva del cicle de mecanitzat, l'elèctrode d'eina d'electroerosió requereix alta precisió, grans pèrdues i un cicle de mecanitzat llarg; el disseny del motlle de càtode per a la cavitat de mecanitzat i el perfil del mecanitzat electrolític és gran i el cicle de fabricació també és llarg; Els tràmits són complicats; el mecanitzat de precisió làser és senzill, l'amplada de la ranura és fàcil d'ajustar i controlar, la velocitat de mecanitzat és ràpida i el cicle de mecanitzat és més curt que altres mètodes.
• ④ El mecanitzat de precisió làser pertany al mecanitzat sense contacte, sense força mecànica. En comparació amb el mecanitzat per electroerosió i arc de plasma, la seva zona afectada per la calor i la seva deformació són molt petites, de manera que pot processar peces molt petites.

En resum, la tecnologia de mecanitzat de precisió làser té molts avantatges respecte als mètodes de mecanitzat tradicionals i la seva perspectiva d'aplicació és molt àmplia.

2. Introducció als equips de mecanitzat de precisió làser d'ús habitual

Els làsers que s'utilitzen habitualment per al mecanitzat de precisió inclouen: làsers de CO2, làsers YAG, làsers de vapor de coure, làsers excímers i làsers de CO, etc. Per a les seves característiques del làser, consulteu la literatura per obtenir-ne més detalls. 

Entre ells, els làsers de CO2 d'alta potència i els làsers YAG d'alta potència s'utilitzen àmpliament en la tecnologia de mecanitzat làser a gran escala; Els làsers de vapor de coure i els làsers excímers s'utilitzen més àmpliament en la tecnologia de micromecanitzat làser; Els làsers YAG de potència mitjana i baixa s'utilitzen generalment per al mecanitzat de precisió.

3. Aplicació de mecanitzat de precisió làser i desenvolupament de la Xina i internacional

3.1 Estatus internacional

3.1.1 Perforació de precisió làser

Amb l'avenç de la tecnologia, el mètode tradicional de perforació ha estat incapaç de satisfer les necessitats en moltes ocasions. Per exemple, es processen forats petits amb un diàmetre de diverses desenes de micròmetres en aliatges durs de carbur de tungstè; Els forats profunds amb un diàmetre de diversos centenars de micròmetres es processen en vermell dur i trencadís i safir, etc., que no es poden aconseguir amb els mètodes de mecanitzat convencionals. La densitat de potència instantània del feix làser és de fins a 108 W / cm2, que pot escalfar el material fins al punt de fusió o punt d'ebullició en poc temps per aconseguir la perforació dels materials anteriors. En comparació amb el feix d'electrons, l'electròlisi, l'espurna elèctrica i la perforació mecànica, la perforació làser té una bona qualitat, una alta precisió de repetició, una gran versatilitat, una alta eficiència, un baix cost i importants beneficis tècnics i econòmics complets. La perforació làser de precisió internacional ha assolit un nivell molt alt. Una empresa suïssa utilitza làsers d'estat sòlid per perforar forats a les pales de les turbines dels avions, que poden processar microforats amb un diàmetre de 20 μm a 80 μm i la relació entre diàmetre i profunditat pot arribar a 1:80 (vegeu la figura 1 (a)). . El raig làser també pot processar diversos forats de forma especial, com ara forats cecs (vegeu la figura 1 (b)) i forats quadrats en materials fràgils com la ceràmica, que no es poden aconseguir mitjançant el mecanitzat ordinari.

3.1.2 Tall de precisió per làser

En comparació amb el mètode de tall tradicional, precisió tall làser té molts avantatges. Per exemple, pot fer incisions estretes, gairebé sense residus de tall, petita zona afectada per la calor, baix soroll de tall i pot estalviar entre un 15% i un 30% de material. Com que el làser gairebé no produeix impuls i pressió mecànica sobre el material que es talla, és adequat per tallar materials durs i trencadissos com ara vidre, ceràmica i semiconductors. A més, el punt làser és petit i la ranura és estreta, per la qual cosa és especialment adequat per a peces petites. Tipus de tall de precisió. Una empresa suïssa utilitza làsers d'estat sòlid per al tall de precisió i la seva precisió dimensional ha assolit un nivell molt alt.

Una aplicació típica del tall de precisió per làser és tallar plantilles SMT en plaques de circuits impresos (vegeu la figura 2). El mètode tradicional de mecanitzat de plantilles SMT és un mètode de gravat químic. El seu desavantatge fatal és que la mida límit del mecanitzat no ha de ser inferior al gruix de la placa, i el mètode de gravat químic té un procés complicat, un cicle de mecanitzat llarg i el medi corrosiu contamina el medi ambient. 

L'ús del mecanitzat làser no només pot superar aquestes deficiències, sinó que també es pot reprocessar la plantilla acabada. En particular, la precisió de mecanitzat i la densitat de buit són significativament millors que les anteriors (vegeu la figura 3). És lleugerament inferior a l'anterior. Tanmateix, a causa de l'alt contingut tecnològic de tot el conjunt d'equips utilitzats per al mecanitzat làser i el preu elevat, només unes poques empreses d'uns quants països com els Estats Units, el Japó i Alemanya poden produir tota la màquina.

3.1.3 Soldadura de precisió per làser

La soldadura làser té una zona afectada per la calor molt estreta i una petita costura de soldadura. En particular, pot soldar materials d'alt punt de fusió i metalls diferents sense necessitat de materials addicionals. L'ús internacional de làsers YAG sòlids per a la soldadura de costura i la soldadura per punts ha assolit un alt nivell. A més, els cables de plom del circuit imprès estan soldats per làser, que no requereix l'ús d'un flux, i poden reduir el xoc tèrmic sense afectar la matriu del circuit, garantint així la qualitat de la matriu del circuit integrat (vegeu la figura 4). .

3.2 Situació actual a la Xina

Després de més de 20 anys d'esforços, en termes de tecnologia de mecanitzat de precisió làser i equips complets, tot i que la Xina s'ha utilitzat en el traçat làser de ceràmica i la soldadura per punts làser de peces metàl·liques micro-petites, soldadura de costura i soldadura hermètica i marcatge, etc. 

Tanmateix, en la tecnologia de mecanitzat de precisió làser, el procés de tall i gravat de precisió de la plantilla de circuit microelectrònic amb un alt contingut tècnic i un ampli mercat d'aplicacions, forats passants, forats cecs i forats de forma especial, ranures de diverses especificacions i mides en làmines de ceràmica i impreses. plaques de circuit El mecanitzat de precisió làser i altres aspectes encara es troben en fase d'investigació i desenvolupament, i no ha aparegut cap prototip industrial corresponent. 

La majoria dels usuaris a la Xina generalment utilitzen plantilles importades o mecanitzat per encàrrec a Hong Kong i altres llocs. El preu elevat i el cicle llarg han afectat seriosament el cicle de desenvolupament del producte. En els últims anys, algunes grans empreses internacionals han vist l'enorme mercat potencial de la Xina a la indústria del mecanitzat de precisió làser. , Ha començat a establir sucursals a la Xina. No obstant això, els alts costos de mecanitzat augmenten els costos del producte i encara fan que moltes empreses els desanimin.

4. Tendència de desenvolupament i perspectiva de la tecnologia de mecanitzat de precisió làser

Els làsers d'alta qualitat, eficients, estables, fiables i barats són els requisits previs per a la promoció i l'aplicació del mecanitzat de precisió. Una de les tendències de desenvolupament del mecanitzat de precisió làser és la miniaturització dels sistemes de mecanitzat. En els últims anys, els làsers bombejats amb díodes s'han desenvolupat ràpidament. Té una sèrie d'avantatges com ara una alta eficiència de conversió, una bona estabilitat de treball, una bona qualitat del feix i una mida petita. És probable que es converteixi en el làser principal per a la propera generació de mecanitzat de precisió làser.

La integració de sistemes de mecanitzat és una altra tendència important en el desenvolupament del mecanitzat de precisió làser. Sistematitzar i millorar la tecnologia de mecanitzat de precisió làser per a diversos materials; desenvolupar un programari de control dedicat i fàcil d'utilitzar adequat per al mecanitzat de precisió làser i complementar-lo amb la base de dades de processos corresponent; combinar control, procés i làser per aconseguir l'òptica, la integració de la màquina, l'electricitat i el mecanitzat de materials és una tendència inevitable en el desenvolupament del mecanitzat de precisió làser.

Tot i que la Xina té una gran bretxa amb l'internacional pel que fa a la tecnologia i l'equip de mecanitzat làser, si continuem millorant la qualitat del raig làser i la precisió de mecanitzat basada en l'original, combinada amb la investigació de la tecnologia de mecanitzat de materials, ocuparem la precisió làser. mercat de mecanitzat tant com sigui possible. I penetrar gradualment en el camp del micromecanitzat làser, pot promoure el ràpid desenvolupament de tall làser tecnologia i, finalment, convertir el mecanitzat de precisió làser en una indústria a gran escala.

Enllaç a aquest article ： Estat i perspectiva de la tecnologia de mecanitzat de precisió làser

Declaració de reimpressió: si no hi ha instruccions especials, tots els articles d’aquest lloc són originals. Indiqueu la font de la reimpressió: https: //www.cncmachiningptj.com/，gràcies！

PTJ® proporciona una gamma completa de precisió personalitzada mecanitzat de la Xina Serveis certificats ISO 9001: 2015 i AS-9100. Precisió ràpida de 3, 4 i 5 eixos Mecanitzat CNC serveis inclosos el fresat, el gir a les especificacions del client, la capacitat de peces mecanitzades de metall i plàstic amb una tolerància de +/- 0.005 mm. Els serveis secundaris inclouen rectificat CNC, perforació,càsting,xapa de metall i estampatProporcionar prototips, cicles de producció complets, assistència tècnica i inspecció completa automotive, aeroespacial, motlle i accessoris, il·luminació led,metge, bicicleta i consumidor electrònica indústries. Lliurament puntual. Expliqueu-nos una mica el pressupost del vostre projecte i el termini d’entrega previst. Farem estratègies amb vosaltres per proporcionar els serveis més rendibles per ajudar-vos a assolir el vostre objectiu. Benvingut a contactar-nos ( sales@pintejin.com ) directament per al vostre nou projecte.