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激光加工設(shè)備的選購指南
激光加工設(shè)備在微電子行業(yè)中主要用于打孔、調(diào)阻、劃片、打標(biāo)、封口。涉及的加工材料主要包括陶瓷基板(氮化鋁、氧化鋁等)、金屬材料(二氧化硅、金錫、鎳鎘等)。面對(duì)...[查看全部]
激光加工設(shè)備主要由光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。因此激光加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈中涉及上游產(chǎn)業(yè)主要包括光學(xué)儀器制造、機(jī)械制造、電子器件制造和軟件等行業(yè)。其應(yīng)用的下游行業(yè)主要包括服裝家紡、制鞋箱包、產(chǎn)業(yè)用紡織品、家俱裝飾、廣告工藝品、塑料和橡膠、印刷包裝、電子以及金屬精密加工等行業(yè)。
激光加工設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)80年代以后，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，越來越多的工業(yè)化國家發(fā)現(xiàn)激光加工設(shè)備在替代傳統(tǒng)制造技術(shù)上有著巨大的潛在需求，紛紛發(fā)展激光產(chǎn)業(yè)，日本及歐洲地區(qū)尤其是德國在激光產(chǎn)業(yè)上迅速崛起，激光的商用日趨廣泛。在歐美工業(yè)發(fā)達(dá)國家中，有70%-90%的零部件的切割和焊接都是采用激光加工設(shè)備來加工完成。其后，發(fā)展中國家亦紛紛加大了對(duì)激光產(chǎn)業(yè)的研發(fā)投入，并在激光商用市場(chǎng)上占據(jù)越來越重要的位置。
激光加工設(shè)備屬于技術(shù)、專業(yè)性較強(qiáng)的精密產(chǎn)品，已成為發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)、改造傳統(tǒng)制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備之一。激光設(shè)備行業(yè)龐大且應(yīng)用廣泛，目前已形成完整、成熟的產(chǎn)業(yè)鏈分布。從激光產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈分布可以看出，激光產(chǎn)業(yè)鏈主要包括：上游材料與元器件行業(yè)，主要含組建激光加工設(shè)備的光學(xué)、機(jī)械、電控、氣動(dòng)零部件的制造，以及相關(guān)控制平臺(tái)與軟件系統(tǒng)的研發(fā);中游激光加工設(shè)備制造業(yè);下游應(yīng)用行業(yè)，主要包括激光加工的在汽車、鋼鐵、船舶、航空航天、消費(fèi)電子、高端材料、半導(dǎo)體加工、機(jī)械制造、醫(yī)療美容、電子工業(yè)等行業(yè)中的應(yīng)用。
2017年，我國激光產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值規(guī)模超過1000億元，位于中游的激光裝備占比約42%，比2016年增加了5個(gè)百分點(diǎn)。我國激光產(chǎn)業(yè)鏈中，上游核心激光元器件及激光器長期以來對(duì)國外進(jìn)口依賴度較高，尤其是在高功率激光器及高精密部件市場(chǎng)被國外大企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位，在中小功率激光器市場(chǎng)領(lǐng)域，國產(chǎn)化率已經(jīng)超過80%;中游激光加工設(shè)備環(huán)節(jié)，國內(nèi)涉及激光加工設(shè)備生產(chǎn)的企業(yè)增多，市場(chǎng)占有率逐年提升。
激光加工設(shè)備的應(yīng)用激
... 查看全文激光加工設(shè)備可分為激光切割、激光打標(biāo)、激光雕刻和激光焊接等幾種。激光加工設(shè)備已廣泛應(yīng)用于電子、汽車、機(jī)械制造、鋼鐵冶金、石油、輕工、醫(yī)療器械、包裝、禮品工業(yè)、鐘表、服裝、化妝品、煙草、航空航天等行業(yè)。
激光加工設(shè)備的種類激光加工設(shè)備主要有三大類：激光打標(biāo)機(jī)、激光焊接機(jī)、激光切割機(jī)。激光打標(biāo)機(jī)目前有半導(dǎo)體激光打標(biāo)機(jī)、CO2激光打標(biāo)機(jī)、光纖激光打標(biāo)機(jī)、紫外激光打標(biāo)機(jī)等;激光焊接機(jī)目前有YAG激光自動(dòng)焊接機(jī)以及光纖傳輸自動(dòng)激光焊接機(jī)等;激光切割機(jī)有YAG激光切割機(jī)和光纖激光切割機(jī)等。
YAG激光器是紅外光頻段波長為1.064um的固體激光加工設(shè)備，采用氪燈作為能量源(激勵(lì)源)，ND：YAG(Nd:YAG激光器)。Nd(釹)是一種稀土族元素，YAG代表釔鋁石榴石，晶體結(jié)構(gòu)與紅寶石相似)作為產(chǎn)生激光的介質(zhì)，激勵(lì)源發(fā)出特定波長的入射光，促使工作物質(zhì)發(fā)生居量反轉(zhuǎn)，通過能級(jí)躍遷釋放出激光，將激光能量放大并整形聚焦后形成可使用的激光束。
半導(dǎo)體激光機(jī)半導(dǎo)體泵浦激光打標(biāo)機(jī)是使用波長為0.808um半導(dǎo)體激光二極管(測(cè)面或端面)泵浦Nd：YAG介質(zhì)，使介質(zhì)產(chǎn)生大量的反轉(zhuǎn)粒子在Q開關(guān)的作用下形成波長1.064um的巨脈沖激光輸出，電光轉(zhuǎn)換效率高。半導(dǎo)體泵浦激光打標(biāo)機(jī)與燈泵浦YAG就剛打標(biāo)機(jī)相比有較好的穩(wěn)定性、省電、不用換燈、等優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格相對(duì)較高。
光纖激光打標(biāo)機(jī)主要由激光器、振鏡頭、打標(biāo)卡三部分組成，采用光纖激光器生產(chǎn)激光的打標(biāo)機(jī)，光束質(zhì)量好，其輸出中心為1064nm，該激光加工設(shè)備壽命在10萬小時(shí)左右，相對(duì)于其他類型激光打標(biāo)器壽命更長，電光轉(zhuǎn)換效率為28%以上，相對(duì)于其他類型激光打標(biāo)機(jī)2%-10%的轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢(shì)很大，在節(jié)能環(huán)保等方面性能卓著。
CO2激光打標(biāo)機(jī)CO2激光器是遠(yuǎn)紅外光頻段波長為10.64um的氣體激光加工設(shè)備，采用CO2氣體充入放電管作為產(chǎn)生激光的介質(zhì)，當(dāng)
... 查看全文激光加工設(shè)備是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料(包括金屬與非金屬)進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及做為光源，識(shí)別物體等的儀器。
激光加工設(shè)備的功能激光加工設(shè)備是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束掃描工件表面，在極短時(shí)間內(nèi)將材料局部加熱到幾千至上萬攝氏度，使被照射的材料迅速融化、氣化、燒灼或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)將工件隔開，達(dá)到加工材料的目的。如果吹出的氣體和被加工材料產(chǎn)生熱效反應(yīng)，則此反應(yīng)將提供加工所需的附加能源;氣流還有冷卻加工面、減小熱影響區(qū)和保證聚焦鏡不受污染的作用。
無論是光纖激光加工設(shè)備還是CO2激光加工設(shè)備，原理基本上是相同的，在實(shí)際應(yīng)用中，激光加工設(shè)備機(jī)頭中安裝一個(gè)透鏡，可以將激光聚焦到一個(gè)很小的焦點(diǎn)上，焦點(diǎn)的功率密度極高，將焦點(diǎn)調(diào)整到工件表面，用以融化被加工材料。
1、進(jìn)行激光加工設(shè)備的光路調(diào)整等操作時(shí)，需要在明亮無干擾的環(huán)境下，佩戴在使用激光場(chǎng)合下必須的護(hù)目鏡(YL717M或YL717)進(jìn)行。
2、激光加工設(shè)備的光路應(yīng)避免人眼高度的位置。同時(shí)，為了在預(yù)計(jì)光路通過的地方防止不必要的輻射，應(yīng)當(dāng)提前設(shè)置障礙物等。
3、為了使激光束的光反射最小化，可以使用反光率較小的材料，比如黑色材料或其他。
4、當(dāng)使用激光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室入口處且不影響交通便利的醒目位置標(biāo)示出“激光正在使用中”等字樣的提示。
5、當(dāng)使用激光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，如果遭遇緊急情況，應(yīng)當(dāng)將實(shí)驗(yàn)告一段落，并立即進(jìn)入其他的房間(實(shí)驗(yàn)室附近)。
6、光學(xué)鏡片和其他容易破損的設(shè)備請(qǐng)放置在不會(huì)有掉落危險(xiǎn)的地方進(jìn)行保管(如清潔展位內(nèi))。保管時(shí)請(qǐng)注意激光加工設(shè)備的無塵處理。
7、非必要情況下將激光加工設(shè)備拿出實(shí)驗(yàn)室時(shí)，需在激光器出口處設(shè)置電子束damper(功率計(jì))，防止不經(jīng)意時(shí)候激光外泄。
激光加工設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)對(duì)加工工藝的... 查看全文激光加工設(shè)備在微電子行業(yè)中主要用于打孔、調(diào)阻、劃片、打標(biāo)、封口。涉及的加工材料主要包括陶瓷基板(氮化鋁、氧化鋁等)、金屬材料(二氧化硅、金錫、鎳鎘等)。面對(duì)品種繁多、價(jià)格昂貴、技術(shù)含量高的激光加工設(shè)備，如果選擇不當(dāng)，不僅造成巨大的浪費(fèi)，而且會(huì)影響正常生產(chǎn)，造成更大的損失。因此，如何選擇合適的激光加工設(shè)備，使這些設(shè)備在生產(chǎn)中發(fā)揮巨大的作用，這是首先要認(rèn)真考慮的問題。
確定產(chǎn)品的工藝要求不同種類的激光加工設(shè)備都有一定的加工范圍。在選擇設(shè)備之前，首先要確定典型加工工件的加工范圍和工藝要求。在實(shí)際生產(chǎn)中，激光打標(biāo)需要快速的走線速度、96%的厚膜氧化鋁陶瓷劃片需要較高的激光能量，薄膜氧化鋁陶瓷的切割需要高精度的加工對(duì)位能力，這些不同需求分布在較寬的加工范圍內(nèi)，包括CO2激光加工、紅外激光加工、紫外激光加工等多種不同原理的加工方式。因此，針對(duì)不同產(chǎn)品的確定產(chǎn)品加工要求以選型合適的加工方式，是正確選擇激光加工設(shè)備的前提。
激光器作為激光加工設(shè)備的核心部件，在整個(gè)激光加工過程中起著非常重要的作用。選擇適合產(chǎn)品工藝的激光器需要對(duì)激光器本身的原理以及參數(shù)有一定的認(rèn)識(shí)。在實(shí)際使用過程中，通過對(duì)激光器參數(shù)的優(yōu)化，還可以在一定范圍獲得更為優(yōu)秀的加工效果。激光器的選型可以從波長、脈寬和峰值功率等參數(shù)來確定。
1、波長：
波長是激光的固有屬性之一，激光按照波長，由長到短可以分為遠(yuǎn)紅外激光、紅外激光、綠光激光、紫外激光及深紫外激光。激光加工設(shè)備激光波長的選擇首先要視材料而定，任何材料都有其固有的光譜特性，選擇吸收率高的波長激光，能有效提升加工效率。
波長也決定了光子的能量和激光的聚焦能力。一般而言，波長越長，光子能量越大，聚焦性能越差;波長越短，光子能量越小，聚焦性能越好。因此，針對(duì)厚度較厚的材料加工，一般選擇波長較長的激光;針對(duì)精度要求較高的加工，一般選擇波長較短的激光。例
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