文档介绍：激光加工技术
3. 激光表面改性技术

1. 激光打孔和切割
4. 激光清洗技术
2016-5-3
1 激光打孔
1、激光打孔
在元件上开个小孔是件很常见的事。但是,如果要求在坚硬的材料上,,用普通的机械加工工具怕是不容易办到,即使能够做,加工成本也会很高。现有的机械加工技术在材料上打微型小孔是采用每分钟数万转或者几十万转的高速旋转小钻头加工的,。在今天的工业生产中往往是要求加工直径比这还小的孔。比如在电子工业生产中,多层印刷电路板的生产,~。显然,采用刚才说的钻头来加工,遇到的困难就比较大,加工质量不容易保证,加工成本不低。早在本世纪60年代后,科学家在实验室就用激光在钢质刀片上打出微小孔,经过近30年的改进和发展,如今用激光在材料上打微小直径的小孔已无困难,而且加工质量好。打出的小孔孔壁规整,没有什么毛刺。打孔速度又很快,大约千分之一秒的时间就可以打出一个孔。
2016-5-3
激光打孔原理:加工头将激光束聚焦在材料上需加工孔的位置,适当选择各加工参数,激光器发出光脉冲就可以加工出需要的孔。
2016-5-3
1)、打孔质量的影响因素(脉宽和聚焦位置)
怎样用好激光“钻头”?
A、脉冲能量一定时:脉宽增加,功率密度下降,融熔了的材料没有办法充分汽化,却把在它附近的材料加热,使熔化层增厚,结果,被打出来的小孔在形状大小上就不那么规整。如果使用的是高重复率激光器输出的光脉冲,这时每个光脉冲平均的能量并不很高,但由于光脉冲的宽度窄,功率水平却不低。于是每个激光脉冲在材料上形成的融熔体不多,主要是发生汽化。由于使小孔附近的材料加热时融熔体很少,因而也就不出现在用单脉冲打孔时出现的事。打出的小孔形状和大小就规整得多了。
B、焦点位置的选择:对于比较厚的材料,激光束焦点位置应位于工件的内部,如果材料比较薄,激光束焦点需放在工件表面的上方。这样的安排会让打出来的小孔上下大小基本上一致,不出现“桶状”的小孔。
2016-5-3
离焦量对打孔质量的影响
※激光打孔中离焦量对打孔的影响
2016-5-3
4)、激光打孔的应用
陶瓷··激光打孔
2016-5-3
激光切割
1)、激光切割工作原理
激光切割是利用聚焦的高功率密度激光束照射工件,在超过激光阈值的激光功率密度的前提下,激光束的能量以及活性气体辅助切割过程所附加的化学反应热能全部被材料吸收,由此引起激光作用点的温度急剧上升,达到沸点后材料开始气化,并形成孔洞,随着光束与工件的相对运动,最终使材料形成切缝,切缝处的熔渣被一定的辅助气体吹除。
2016-5-3
2)、激光切割的特点
G、噪声低,无公害
A、切割速度快,热影响区小。热影响层深度 --0. 1mm,热畸变形小。
F、可在大气中或任意气体环境中进行切割,不需真空装置。
E、激光束聚焦后功率密度高,能切割各种材料,如高熔点材料、硬脆材料。
C、无***磨损,没有接触能量损耗,也不需更换***,易于实现自动控制。
B、切割质量好。切口边缘平滑,无塌边,无切割残渣。对轮廓复杂和小曲率半径等外形均能达到微米级精度的切割。割缝窄。--1mm。
2016-5-3
3) 激光切割分类
※汽化切割:工件在激光作用下快速加热至沸点,部分材料化作蒸汽逸去,部分材料为喷出物从切割缝底部吹走。这种切割机制所需激光功率密度一般为108W/cm2左右,是无熔化材料的切割方式,适用木材、塑料等。
※熔化切割: 激光将工件加热至熔化状态,与光束同轴的氩、氦、氮等辅助气流将熔化材料从切缝中吹掉。熔化切割所需的激光功率密度一般为107W/cm2左右,适合金属材料。
※氧助熔化切割: 金属被激光迅速加热至燃点以上,与氧发生剧烈的氧化反应(即燃烧),放出大量的热,又加热下一层金属,金属被继续氧化,并借助气体压力将氧化物从切缝中吹掉。适用金属材料。
2016-5-3
聚焦能力与它光束模式有关。基模(TEM00) ,光斑内能量呈高斯分布,几乎可把光束聚焦到理论上最小的尺寸。而高阶或多模光束的能量分布较扩张,经聚焦的光斑较大而能续密度较低,用它来切割材料犹如一把钝刀。
4)、影响激光切割质量的因素
激光切割质量包括:
影响激光切割质量的因素:
割缝入口处轮廓清晰,割缝窄、割缝边的热影响层小,无切割粘渣,切割表面光洁等。
激光功率、激光振荡模式、焦点位置、辅助气体和切割速度等。
A、激光功率:
激光功率增加、其切割速度和工件的切割厚度增加,但切割效率降低。确定切割速度和切割厚度的主要参数是激