國外最新激光加工技術的應用與發展方向

 一、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(chu) 技術、激光劃線技術、激光清洗技術、激光熱處理和表麵處理技術。
    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製造形狀複雜的零件，該技術已在航空航天、電子、汽車等工業(ye) 領域得到廣泛應用。
    激光焊接技術具有溶池淨化效應，能純淨焊縫金屬，適用於(yu) 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(you) 點，已成為(wei) 現代製造領域的關(guan) 鍵技術之一。
    激光切割技術可廣泛應用於(yu) 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。脈衝(chong) 激光適用於(yu) 金屬材料，連續激光適用於(yu) 非金屬材料，後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(cong) 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(cong) 毫米量到微米量級，這對国产传媒在线的防偽(wei) 有特殊的意義(yi) 。準分子激光打標是近年來發展起來的一項新技術，特別適用於(yu) 金屬打標，可實現亞(ya) 微米打標，已廣泛用於(yu) 微電子工業(ye) 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(yu) 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(liang) 大功能，可同時進行不平衡的測量和校正，效率大大提高，在陀螺製造領域有廣闊的應用前景。對於(yu) 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(chuan) 統的化學蝕刻技術工藝簡單、可大幅度降低生產(chan) 成本，可加工0.125～1微米寬的線，非常適合於(yu) 超大規模集成電路的製造。
    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(chuan) 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(yu) 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(chu) 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(chan) 集成電路的關(guan) 鍵技術，其劃線細、精度高(線寬為(wei) 15～25微米，槽深為(wei) 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汙染，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、激光表麵合金化技術、激光退火技術、激光衝(chong) 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,適用於(yu) 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(ye) 部門將該技術作為(wei) 保證国产传媒在线質量的手段。
    激光包覆技術是在工業(ye) 中獲得廣泛應用的激光表麵改性技術之一,具有很好的經濟性,可大大提高国产传媒在线的抗腐蝕性。
    激光表麵合金化技術是材料表麵局部改性處理的新方法,是未來應用潛力最大的表麵改性技術之一,適用於(yu) 航空、航天、兵器、核工業(ye) 、汽車製造業(ye) 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(ti) 加工的一種新工藝,效果比常規熱退火好得多。激光退火後,雜質的替位率可達到98%～99%,可使多晶矽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。
    激光衝(chong) 擊硬化技術能改善金屬材料的機械性能,可阻止裂紋的產(chan) 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(guan) 、精密儀(yi) 器零件、微電子器件和大規模集成電路的生產(chan) 和修補具有重大義(yi) 意。使用改技術可使電度層的牢固度提高昂100～1000倍。
    激光上釉技術對於(yu) 材料改性很有發展前途,其成本低,容易控製和複製,有利於(yu) 發展新材料。激光上釉結合火焰噴塗、等離子噴塗、離子沉積等技術,在控製組織、提高表麵耐磨、耐腐蝕性能方麵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後用於(yu) 測量儀(yi) 表極為(wei) 理想。

    二、加工技術的發展趨勢

    1.數控化和綜合化
    把激光器與(yu) 計算機數控技術、先進的光學係統以及高精度和自動化的工件定位相結合，形成研製和生產(chan) 加工中心，已成為(wei) 激光加工發展的一個(ge) 重要趨勢。
    2.小型化和組合化
    國外已把激光切割和模具衝(chong) 壓兩(liang) 種加工方法組合在一台機床上，製成激光衝(chong) 床，它兼有激光切割的多功能性和衝(chong) 壓加工的高速高效的特點，可完成切割複雜外形、打孔、打標、劃線等加工。
3.高頻度和高可靠性
    目前，國外YAG激光器的重複頻度已達2000次/秒，二極管陣列泵浦的Nd：YAG激光器的平均維修時間已從(cong) 原來的幾百小時提高到1～2萬(wan) 小時。
    4.采用激元激光器進行金屬加工,這是國外激光加工的一個(ge) 新課題。激元激光器能發射出波長157～350納米的紫外激光,大多數金屬對這種激光的反射率很低,吸收率相應很高,因此,這種激光器在金屬加工領域有很大的應用價(jia) 值。

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