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        行業資訊

        國外激光加工技術的發展和應用

        激光是本世紀的重大發明之一,具有巨大的技術潛力,專家們認為,現在是電子技術的全勝時期,其主角是計算機,下一代將是光技術時代,其主角是激光。激光因具有單色性、相干性和平行性三大特點,特別適用于材料加工。激光加工是激光應用最有發展前途的領域,國外已開發出20多種激光加工技術。激光的空間控制性和時間控制性很好,對加工對象的材質、形狀、尺寸和加工環境的自由度都很大,特別適用于自動化加工。激光加工系統與計算機數控技術相結合可構成高效自動化加工設備,已成為企業實行適時生產的關鍵技術,為優質、高效和低成本的加工生產開辟了廣闊的前景。 一、激光加工技術的應用

          目前已成熟的激光加工技術包括:激光快速成形技術、激光焊接技術、激光打孔技術、激光切割技術、激光打標技術、激光去重平衡技術、激光蝕刻技術、激光微調技術、激光存儲技術、激光劃線技術、激光清洗技術、激光熱處理和表面處理技術。

          激光快速成形技術集成了激光技術、CAD/CAM技術和材料技術的最新成果,根據零件的CAD模型,用激光束將光敏聚合材料逐層固化,精確堆積成樣件,不需要模具和刀具即可快速精確地制造形狀復雜的零件,該技術已在航空航天、電子、汽車等工業領域得到廣泛應用。

          激光焊接技術具有溶池凈化效應,能純凈焊縫金屬,適用于相同和不同金屬材料間的焊接。激光焊接能量密度高,對高熔點、高反射率、高導熱率和物理特性相差很大的金屬焊接特別有利。

          激光打孔技術具有精度高、通用性強、效率高、成本低和綜合技術經濟效益顯著等優點,已成為現代制造領域的關鍵技術之一。

          激光切割技術可廣泛應用于金屬和非金屬材料的加工中,可大大減少加工時間,降低加工成本,提高工件質量。脈沖激光適用于金屬材料,連續激光適用于非金屬材料,后者是激光切割技術的重要應用領域。

          激光打標技術是激光加工最大的應用領域之一。激光打標是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射,使表層材料汽化或發生顏色變化的化學反應,從而留下永久性標記的一種打標方法。激光打標可以打出各種文字、符號和圖案等,字符大小可以從毫米量到微米量級,這對產品的防偽有特殊的意義。準分子激光打標是近年來發展起來的一項新技術,特別適用于金屬打標,可實現亞微米打標,已廣泛用于微電子工業和生物工程。

          激光去重平衡技術是用激光去掉高速旋轉部件上不平衡的過重部分,使慣性軸與旋轉軸重合,以達到動平衡的過程。激光去重平衡技術具有測量和去重兩大功能,可同時進行不平衡的測量和校正,效率大大提高,在陀螺制造領域有廣闊的應用前景。對于高精度轉子,激光動平衡可成倍提高平衡精度,其質量偏心值的平衡精度可達1%或千分之幾微米。

          激光蝕刻技術比傳統的化學蝕刻技術工藝簡單、可大幅度降低生產成本,可加工0.125~1微米寬的線,非常適合于超大規模集成電路的制造。

          激光微調技術可對指定電阻進行自動精密微調,精度可達0.01%~0.002%,比傳統加工方法的精度和效率高、成本低。激光微調包括薄膜電阻(0.01~0.6微米厚)與厚膜電阻(20~50微米厚)的微調、電容的微調和混合集成電路的微調。

          激光存儲技術是利用激光來記錄視頻、音頻、文字資料及計算機信息的一種技術,是信息化時代的支撐技術之一。

          激光劃線技術是生產集成電路的關鍵技術,其劃線細、精度高(線寬為15~25微米,槽深為5~200微米),加工速度快(可達200毫米/秒),成品率可達99.5%以上。

        激光清洗技術的采用可大大減少加工器件的微粒污染,提高精密器件的成品率。

          激光熱、表處理技術包括:激光相變硬化技術、激光包覆技術、激光表面合金化技術、激光退火技術、激光沖擊硬化技術、激光強化電鍍技術、激光上釉技術,這些技術對改變材料的機械性能、耐熱性和耐腐蝕性等有重要作用。

          激光相變硬化(即激光淬火)是激光熱處理中研究最早、最多、進展最快、應用最廣的一種新工藝, 適用于大多數材料和不同形狀零件的不同部位,可提高零件的耐磨性和疲勞強度,國外一些工業部門將該技術作為保證產品質量的手段。

          激光包覆技術是在工業中獲得廣泛應用的激光表面改性技術之一, 具有很好的經濟性,可大大提高產品的抗腐蝕性。

          激光表面合金化技術是材料表面局部改性處理的新方法, 是未來應用潛力最大的表面改性技術之一,適用于航空、航天、兵器、核工業、 汽車制造業中需要改善耐磨、耐腐蝕、耐高溫等性能的零件。

          激光退火技術是半導體加工的一種新工藝,效果比常規熱退火好得多。激光退火后, 雜質的替位率可達到98%~99%, 可使多晶硅的電阻率降到普通加熱退火的1/2~1/3, 還可大大提高集成電路的集成度, 使電路元件間的間隔縮小到0.5微米。

          激光沖擊硬化技術能改善金屬材料的機械性能, 可阻止裂紋的產生和擴展, 提高鋼、鋁、鈦等合金的強度和硬度, 改善其抗疲勞性能。

          激光強化電鍍技術可提高金屬的沉積速度, 速度比無激光照射快1000倍, 對微型開關、精密儀器零件、微電子器件和大規模集成電路的生產和修補具有重大義意。使用改技術可使電度層的牢固度提高昂100~1000倍。

          激光上釉技術對于材料改性很有發展前途, 其成本低, 容易控制和復制, 有利于發展新材料。激光上釉結合火焰噴涂、等離子噴涂、離子沉積等技術, 在控制組織、提高表面耐磨、耐腐蝕性能方面有著廣闊的應用前景。電子材料、電磁材料和其它電氣材料經激光上釉后用于測量儀表極為理想。

         

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