Лазеры являются эффективным инструментом для приложений микрообработки, где лазеры могут сходиться на крошечной целевой области и достигать эффекта «холодной обработки». Взаимодействие между лазером и материалом в целевой области будет контролироваться несколькими параметрами, такими как длина волны, энергия и ширина импульса и т. д. Комбинация параметров определяет пиковую плотность энергии импульса. Различные комбинации параметров могут создавать условия обработки, необходимые для маркировки, резки, прошивки, отжига, закалки и других операций.
Чтобы улучшить выходную мощность импульсных лазеров, увеличить плотность энергии и контролировать тепловые эффекты, в отрасли были разработаны различные технологии модуляции, в основном в том числе технология настройки добротности, технология синхронизации мод, перестраиваемая технология, технология усиления ЛЧМ-импульса (также известная как CPA). технология) и технология усиления мощности мастер-колебаний (также известная как технология MOPA) и т. д. Детали следующие:
1. Технология Tuning Q работает по принципу, что после того, как число частиц в состоянии инверсии рабочего материала формируется и не заставляет его производить лазерные колебания, когда количество частиц накапливается до достаточно высокого уровня, переключатель внезапно включается мгновенно, так что очень сильное лазерное колебание и высокая мощность, импульс лазера с узкой шириной импульса могут быть сформированы за относительно короткий период времени;
2. Технология синхронизации мод означает, что существует определенная разность фаз между различными продольными модами в резонаторе, что позволяет получить серию равномерно разнесенных во времени последовательностей лазерных сверхкоротких импульсов, которые вместе со специальной технологией быстрого оптического переключения могут дополнительно выбирать одиночный ультракороткий лазерный импульс из последовательности импульсов;
3. Перестраиваемая технология относится к непрерывно контролируемой длине волны на выходе в определенном диапазоне. В настоящее время лазерный кристалл (среда усиления твердотельного лазера) достиг сотен типов, таких как сапфир, кристалл YAG и т. Д. Технология удвоения частоты твердотельного лазера является наиболее зрелой, оптический диапазон для достижения полного охвата от ультрафиолетового до инфракрасного, закладывая прочную основу для перестраиваемой длины волны лазера;
4. Технология CPA относится к использованию уширителя для расширения фемтосекундного импульса во временной области, чтобы он стал длинным импульсом в несколько сотен пикосекунд или наносекунд, после многоступенчатого усиления для полного извлечения энергии, хранящейся в усиливающей среде, а затем использовать компрессор ширины импульса с противоположной дисперсией для сжатия длинного импульса до значения, близкого к его начальной ширине;
5. Технология MOPA представляет собой сигнальный свет и свет накачки с высоким качеством луча, определенным образом соединенные с волокном с двойной оболочкой для усиления, что обеспечивает усиление высокой мощности источника света. Структура MOPA лазера является оптимальным способом решения проблемы сверхбыстрых лазеров как с высокой пиковой мощностью, так и с высоким качеством луча.
Выбор лазера для микрообработки зависит от многих факторов, включая свойства материала, форму обработки и требуемую точность. Чтобы удовлетворить все более строгие требования к точности для микрообработки, короткие волны, узкая ширина импульса и высокая мощность будут основными тенденциями в лазерных технологиях для приложений микрообработки.
Характеристики лазерной обработки и приложения для микрообработки
Лазерная обработка — это промышленное применение лазерной технологии, фокусирующее лазер определенной мощности на объекте, подлежащем обработке, так что лазер взаимодействует с объектом и нагревает, плавит или испаряет обрабатываемый материал для достижения цели обработки. Лазерная обработка является типичной бесконтактной обработкой, по сравнению с другими методами обработки имеет меньший последующий процесс, хорошую управляемость, простую интеграцию, высокую эффективность обработки, низкие потери материала, низкое загрязнение окружающей среды, высокую гибкость, высокое качество и другие значительные преимущества.
В последние годы лазерная обработка заменяет традиционные методы обработки, и лазерная промышленность, основанная на лазерах, быстро развивается и в настоящее время широко используется в промышленном производстве, связи, обработке информации, военных и образовательных и научных исследованиях, образуя производственную цепочку по всему миру. мира, а зрелость и глубина промышленного разделения труда возрастают. С будущим развитием прикладных продуктов в сверхточном и сверхмикро-направлении применение лазера в области микрообработки будет становиться все более и более обширным.
Лазерная резка
Принцип работы: используя сфокусированный лазерный луч высокой плотности мощности для облучения заготовки, облучаемый материал быстро плавится, испаряется, удаляется или достигает точки воспламенения, в то время как расплавленный материал выдувается высокоскоростным воздушным потоком, коаксиальным лучу, таким образом резка заготовки.
Области применения и особенности: высокая скорость резания, гладкая и красивая поверхность, однократная обработка, небольшая деформация заготовки, отсутствие износа инструмента, небольшое загрязнение при очистке, можно обрабатывать металлические, неметаллические и неметаллические композитные материалы, кожу, дерево. , волокно и т. д. Подходит для толстых и тонких пластин кузова автомобиля, автомобильных деталей, научных батарей, кардиостимуляторов, герметичных реле и других герметичных устройств, а также для тонкой обработки зимних устройств, не допускающих сварочного загрязнения и деформации Лазерная сварка
Лазерная сварка
Принцип работы: используя излучение лазерного луча с высокой плотностью энергии для нагрева поверхности заготовки, поверхностное тепло распространяется внутрь за счет теплопроводности. Управляя параметрами ширины лазерного импульса, энергии, пиковой мощности и частоты повторения, заготовка плавится и формируется определенная ванна расплава.
Области применения и характеристики: небольшая свариваемость, отсутствие влияния магнитного поля, небольшие ограничения по пространству, отсутствие загрязнения электрода, подходит для автоматической высокоскоростной сварки, может сваривать металлы с различными свойствами, может работать в замкнутом пространстве, подходит для дисковых пил, акрила , пружинные прокладки, медные пластины для электронных деталей, некоторые металлические сетчатые пластины, железные пластины, стальные пластины, фосфористая бронза, бакелитовые пластины, тонкие алюминиевые сплавы, кварцевое стекло, силиконовая резина, керамический лист из глинозема толщиной менее 1 мм, сплав железа, используемый в аэрокосмической промышленности, и т. д.
Лазерная маркировка
Принцип работы: при локальном облучении заготовки лазером с высокой плотностью энергии материал поверхности испаряется или подвергается химической реакции изменения цвета, оставляя неизгладимый след.
Области применения и особенности: бесконтактная обработка, возможность маркировки на поверхности любой формы, заготовка не деформируется и не создает внутренних напряжений, высокая точность обработки, высокая скорость обработки, чистота и экологичность, низкая стоимость, подходит для металла, пластика маркировка , стекла, керамики, дерева, кожи и других материалов.
Лазерная гравировка
Принцип работы: лазерное облучение поверхности материала, материал поглощает энергию и мгновенно плавится или испаряется, образуя выгравированную линию.
Области применения и особенности: автоматический пропуск номера, небольшая площадь термического влияния, тонкие линии, очистка и износостойкость, защита окружающей среды и энергосбережение, экономия материалов, можно использовать для травления изделий из дерева, органического стекла, металлических пластин, стекла, камня. , хрусталь, бумага, двухцветные пластины, оксид алюминия, кожа, смола и другие материалы.
Лазерная обработка поверхности
Принцип работы: использование лазера для нагрева поверхности металлических материалов для достижения термической обработки поверхности.
Области применения и особенности: высокая скорость обработки, деформация мелких деталей, точная обработка для достижения эффекта автоматической закалки, подходит для термической обработки гильз цилиндров, коленчатых валов, поршневых колец, коллекторов, шестерен и других автомобильных деталей, а также в широко используются аэрокосмическая, станкостроительная промышленность и другие области.
Переведено с www.DeepL.com/Translator (бесплатная версия)
