激光加工应用简介(2)

2019-03-15 12:54

自由度都很大,特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合

可构成高效自动化加工设备,已成为企业实行适时生产的关键技术,为优质、高

效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。目前已成熟的激光加工技术包括:激

光快速成形技术、激光焊接技术、激光打孔技术、激光切割技术、激光打标技术、

激光去重平衡技术、激光蚀刻技术、激光微调技术、激光存储技术、激光划线技

术、激光清洗技术、激光热处理和表面处理技术。

激光快速成形技术集成了激光技术、CAD/CAM 技术和材料技术的最新成果, 根据零件的CAD 模型,用激光束将光敏聚合材料逐层固化,精确堆积成样件,不

需要模具和刀具即可快速精确地制造形状复杂的零件,该技术已在航空航天、电

子、汽车等工业领域得到广泛应用。

激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中,可大大减少加工时间,

降低加工成本,提高工件质量。脉冲激光适用于金属材料,连续激光适用于非金

属材料,后者是激光切割技术的重要应用领域。现代的激光成了人们所幻想追求

的“削铁如泥”的“宝剑”。

激光焊接技术具有溶池净化效应,能纯净焊缝金属,适用于相同和不同金属

材料间的焊接。激光焊接能量密度高,对高熔点、高反射率、高导热率和物理特

性相差很大的金属焊接特别有利。激光焊接,用比切割金属时功率较小的激光束,

使材料熔化而不使其气化,在冷却后成为一块连续的固体结构。激光在工业领域

中的应用是有局限和缺点的,比如用激光来切割食物和胶合板就不成功,食物被

切开的同时也被灼烧了,而切割胶合板在经济上还远不合算。

激光打孔技术具有精度高、通用性强、效率高、成本低和综合技术经济效益

显著等优点,已成为现代制造领域的关键技术之一。在激光出现之前,只能用硬

度较大的物质在硬度较小的物质上打孔。这样要在硬度最大的金刚石上打孔,就

成了极其困难的事。激光出现后,这一类的操作既快又安全。但是,激光钻出的

孔是圆锥形的,而不是机械钻孔的圆柱形,这在有些地方是很不方便的。

激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一。激光打标是利用高能量密度

的激光对工件进行局部照射,使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应,从而

留下永久性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等,

字符大小可以从毫米到微米量级,这对产品的防伪有特殊的意义。准分子激光打

标是近年来发展起来的一项新技术,特别适用于金属打标,可实现亚微米打标,

已广泛用于微电子工业和生物工程。

激光去重平衡技术是用激光去掉高速旋转部件上不平衡的过重部分,使惯性

轴与旋转轴重合,以达到动平衡的过程。激光去重平衡技术具有测量和去重两大

功能,可同时进行不平衡的测量和校正,效率大大提高,在陀螺制造领域有广阔

的应用前景。对于高精度转子,激光动平衡可成倍提高平衡精度,其质量偏心值

的平衡精度可达1%或千分之几微米。

激光蚀刻技术比传统的化学蚀刻技术工艺简单、可大幅度降低生产成本,可

加工0.125 ~1 微米宽的线,非常适合于超大规模集成电路的制造。

激光微调技术可对指定电阻进行自动精密微调,精度可达0.01% ~0.002%,

比传统加工方法的精度和效率高、成本低。激光微调包括薄膜电阻(0.01~0.6

微米厚)与厚膜电阻(20~50微米厚)的微调、电容的微调和混合集成电路的微 调。

激光存储技术是利用激光来记录视频、音频、文字资料及计算机信息的一种

技术,是信息化时代的支撑技术之一。

激光划线技术是生产集成电路的关键技术,其划线细、精度高(线宽为15~ 25微米,槽深为5 ~200 微米),加工速度快(可达200 毫米/ 秒),成品率可

达99.5% 以上。

激光清洗技术的采用可大大减少加工器件的微粒污染,提高精密器件的成品 率。

激光热、表处理技术包括:激光相变硬化技术、激光包覆技术、激光表面合

金化技术、激光退火技术、激光冲击硬化技术、激光强化电镀技术、激光上釉技

术,这些技术对改变材料的机械性能、耐热性和耐腐蚀性等有重要作用。

激光相变硬化(即激光淬火)是激光热处理中研究最早、最多、进展最快、 应用最广的一种新工艺,适用于大多数材料和不同形状零件的不同部位,可提高

零件的耐磨性和疲劳强度,国外一些工业部门将该技术作为保证产品质量的手段。

激光包覆技术是在工业中获得广泛应用的激光表面改性技术之一,具有很好

的经济性,可大大提高产品的抗腐蚀性。

激光表面合金化技术是材料表面局部改性处理的新方法,是未来应用潜力最

大的表面改性技术之一,适用于航空、航天、兵器、核工业、汽车制造业中需要

改善耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能的零件。

激光退火技术是半导体加工的一种新工艺,效果比常规热退火好得多。激光

退火后,杂质的替位率可达到98% ~99% ,可使多晶硅的电阻率降到普通加热退

火的1/2 ~1/3 ,还可大大提高集成电路的集成度,使电路元件间的间隔缩小到

0.5 微米。

激光冲击硬化技术能改善金属材料的机械性能,可阻止裂纹的产生和扩展, 提高钢、铝、钛等合金的强度和硬度,改善其抗疲劳性能。

激光强化电镀技术可提高金属的沉积速度,速度比无激光照射快1000倍,对

微型开关、精密仪器零件、微电子器件和大规模集成电路的生产和修补具有重大

意义。使用该技术可使电镀层的牢固度提高100 ~1000倍。

激光上釉技术对于材料改性很有发展前途,其成本低,容易控制和复制,有

利于发展新材料。激光上釉结合火焰喷涂、等离子喷涂、离子沉积等技术,在控

制组织、提高表面耐磨、耐腐蚀性能方面有着广阔的应用前景。电子材料、电磁

材料和其它电气材料经激光上釉后用于测量仪表极为理想。

激光在电子工业中也得到广泛应用。可以用它来进行微型仪器的精密加工, 可以对脆弱易碎的半导体材料进行精细的划片,也可以用来调整微型电阻的阻值。

随着激光器性能的改善和新型激光器的出现,激光在超大规模集成电路方

的应用已经成为许多其他工艺所无法取代的关键性技艺,为超大规模集成电路的

发展展现出令人鼓舞的前景。

激光技术是高科技的产物,其产生又推动了科学研究的深入发展,并开拓出

许多新的学科领域,如非线性光学、激光光谱学、激光化学、激光生物学等。激

光被用来研究与生命密切相关的光合作用、血红蛋白、DNA 等的机制。激光还将

成为时间和长度的新标准,以后任何高精度的钟表和米尺都可以用某一特定波长

的激光束来标定。

激光在核能应用上也将大显身手。乐观的专家们估计,到2020年强大的激光

会产生安全经济的热核聚变,这类似恒星内部的核反应过程。如果实现,热核聚

变将带来巨大无比的社会和经济效益,能源危机亦将不复存在。到那时,一桶水

中的氢聚变后所产生的电力足够一个城市使用。

目前,激光技术已经融入我们的日常生活之中了。在未来的岁月中,激光会

带给我们更多的奇迹。

关注楼主

中国的工来激光市场应该在全球占据着重要地位,但统计资料表明,中国的激光加工市场,不到全球激光产业市场的1%,存在着巨大的差距。

在世界上第一台红宝石激光器出现的第二年,中国就研究出了自己的红宝石激光器,此后短短几年内,激光技术迅速发展,产生了一批先进成果,各种类型的固体、气体、半导体和化学激光器相继研制成功。


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