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工業微加工:超短脈衝激光設備

發布時間:2017/9/5     信息來源:http://www.mediaworksasia.com   作者:激光切割機    0

 

超短脈衝激光設備已經慢慢從研究實驗室轉移到了工業微加工。皮秒和飛秒級別的脈衝寬度使得材料能夠不經過液化直接氣化。通過冷消融可以實現對玻璃、金屬、陶瓷和聚合物的逐層去除。鍾表業正在使用這種技術進行精細雕刻,掃描振鏡對複合材料的切割和鑽孔不會造成任何的熱影響區(HAZ),因而產生的表麵和邊緣質量較高。

超短激光脈衝消除熱影響

然而,對於某些應用,使用掃描振鏡冷消融的加工方式得到的精度與錐角是不夠的。錐角是在切割縫的邊界時產生的,部分是因為激光能量密度(每單位麵積的能量)在那裏比較低,部分是因為材料在那裏再沉積。對於這些應用,使用固定加工頭、加工氣體噴嘴和高精度軸是很有優勢的。然而,軸的加速度和速度與掃描振鏡相比是微不足道的。因此,激光引入的熱量在固定加工頭的應用中會比較多。即使是局部熔化材料也不能完全排除這種現象。盡管如此,可以依舊保持工件質量。與固體激光器和CO2 激光器的“熱”激光切割相比,超短脈衝確保引入的熱量在時間和空間上是可控的。因此,仍然不會對工件造成熱影響。用固定加工頭的USP激光微切割就如同微米範圍的熱加工。

 

更加陡的錐角和良好的邊緣質量

與掃描振鏡的冷消融加工方式相比,如果能正確采用固定加工頭微切割加工,則能形成更陡的錐角,同時保持良好的邊緣質量。優化的噴嘴能夠提供加工氣體,在高壓下去除材料的切縫。除了激光參數,噴嘴的幾何形狀和位置,以及加工氣體的類型和壓力同樣顯著影響著切割效果。另一個重要的方麵就是合適的工件固定夾具的發展,同時支持可靠的固定和材料的自由切割。要將設計圖導入激光係統加工時,必須考慮激光的切入以及出口的位置。當涉及高精度,工藝的開發和質量的控製時,就需要適當的測量設備,才能夠可靠地測量幾微米和表麵粗糙度值低於一微米的公差。

提高零件質量的後續處理方法

各種後續的處理也許能夠進一步提高工件質量。在絲電火花加工和微細銑削的情況下,可以考慮熱處理以獲得目標強度、硬度或退火材料。為了優化粗糙的表麵,如果需要的話,可以用一些化學的機械後處理方法。激光切割工件,有時會通過電化塗層來達到理想的表麵。鍾表業是應用固定光學微切割或鑽加工方式最重要的領域之一,如紅寶石微軸承、手表手柄或其他元素。

為鑽小孔設計的開孔加工頭

在加工過程中,通常AG亚游集团需要得到一個陡的90度錐角。對於小孔的鑽孔,使用所謂的開孔加工頭可以做到。當它涉及到更複雜的幾何形狀的微切割時,這種類型的方法也變得越來越有優勢。從熱管理的角度來看,這個加工方式與使用精確的機械軸固定加工頭微切割來加工是類似的。然而,一些開發工作仍需改進現有開孔加工頭,使得它們變得更人性化,適用於比較複雜的工業微切割應用。一個有趣而具有挑戰性的選擇是工件夾具由一個傾斜的錐角來補償,特別是切割出整個工件。