Наносекундний лазер, пікосекундний лазер, фемтосекундний лазер, чи можете ви помітити різницю?

Ми не знайомі злазерна обробка, але ви часто можете почути наносекундний лазер, пікосекундний лазер, фемтосекундний лазер тощо, чи можете ви їх відрізнити?

Давайте спочатку розберемося з перетворенням одиниць часу

1 мс (мілісекунди)=0.001 секунд =10-3 секунд

1 мкс (мікросекунда) =0.000001=10-6 секунд

1нс (наносекунда)=0.0000000001 секунд =10-9 секунд

1 пс (пікосекунда)=0.0000000000001 секунд =10-12 секунд

1fs (фемтосекунда)=0.000000000000001 секунд =10-15 секунд

Визначивши одиницю часу, ми знаємо, що фемтосекундний лазер — це лазерна обробка з ультракороткими імпульсами. За останні десять років технологія лазерної обробки ультракоротких імпульсів досягла швидкого прогресу.

Ⅰ. Значення лазера ультракоротких імпульсів

Давно були спроби використовувати лазери для мікрообробки. Однак через велику ширину імпульсу та низьку інтенсивність лазера, спричинену плавленням матеріалу та безперервним випаровуванням, хоча лазерний промінь можна сфокусувати в невеликій точці, тепловий вплив на матеріал все ще дуже великий, що обмежує точність обробки. Тільки за рахунок зменшення теплового ефекту можна підвищити якість обробки.

Коли лазерний імпульс прикладається до матеріалу в порядку пікосекунд, ефект обробки суттєво змінюється. Коли енергія імпульсу різко зростає, високої щільності потужності достатньо, щоб позбавити зовнішніх електронів. Через короткий час, коли лазер взаємодіє з матеріалом, іони видаляються з поверхні матеріалу, перш ніж передавати енергію навколишньому матеріалу, і не приносять теплового впливу на навколишній матеріал, тому його також називають "холодним". обробка». Завдяки перевагам холодної обробки лазери з короткими та ультракороткими імпульсами почали застосовуватися у промисловому виробництві.

Ⅱ. Лазерна обробка: довгий імпульс VS ультракороткий імпульс

Енергія обробки надкороткого імпульсу вводиться дуже швидко в невелику область дії, а миттєве осадження високої щільності енергії змінює режим поглинання та руху електронів, уникаючи впливу лазерного лінійного поглинання, передачі енергії та дифузії, і принципово змінює механізм взаємодії між лазером і речовиною.

Ⅲ. Широке застосування лазерної обробки

Лазерна обробка включає потужну різку і зварювання; Мікромеханічна обробка свердління, маркування, різання, текстурування, зачистка, ізоляція тощо. Основне використання різних засобів лазерної обробки:

1. Свердлити отвори

У дизайні друкованих плат люди почали використовувати керамічні підкладки замість звичайних пластикових підкладок для досягнення кращої теплопровідності. Щоб підключити електронні компоненти, як правило, необхідно просвердлити до сотень тисяч маленьких отворів у платі. Тому важливо переконатися, що підведення тепла під час процесу свердління не впливає на стабільність основи, і пікосекундний лазер є ідеальним інструментом для цього застосування.

Пікосекундний лазер може завершити обробку отвору ударним свердлінням і забезпечити рівномірність отвору. Окрім друкованих плат, пікосекундні лазери також можуть виконувати високоякісне свердління таких матеріалів, як пластикові плівки, напівпровідники, металеві плівки та сапфіри.

Лист з нержавіючої сталі товщиною 100 мкм, просвердлений, 3,3 нс проти 200 фс, 10 000 імпульсів, поблизу порогу абляції:

2. Лінію та вирізання

Лінії можуть бути сформовані шляхом накладення лазерних імпульсів скануючим способом. Зазвичай потрібно багато сканування, щоб глибоко проникнути в кераміку, поки глибина лінії не досягне 1/6 товщини матеріалу. Потім окремі модулі відокремлюються від керамічної підкладки вздовж цих виїмок. Такий спосіб поділу називається маркуванням.

Іншим методом поділу є використання ультракороткоімпульсного лазерного абляційного різання, також відомого як абляційне різання. Лазер видаляє матеріал, видаляючи його, поки він не буде розрізаний. Перевагою цієї техніки є більша гнучкість у формі та розмірі оброблених отворів. Усі етапи процесу можна виконати за допомогою пікосекундного лазера.

Різні ефекти пікосекундного та наносекундного лазерів на маркування полікарбонатних матеріалів.

3. Лінійна абляція (видалення покриття)

Іншим застосуванням, яке часто розглядають як мікрообробку, є точне видалення покриттів без пошкодження або незначного пошкодження основного матеріалу. Абляція може являти собою лінію шириною в кілька мікрометрів або велику область видалення в кілька квадратних сантиметрів.

Оскільки товщина покриття зазвичай набагато менша за ширину абляції, тепло не може проводитися збоку. Тому можна використовувати лазерні імпульси наносекундної ширини.

Поєднання лазера високої середньої потужності, квадратного або прямокутного провідного волокна та розподілу інтенсивності світла з плоскою верхньою частиною робить ці технології можливими для використання лазерної абляції поверхні в промислових галузях. Наприклад, лазер TrumPF TruMicro 7060 використовується для видалення покриття зі скла тонкоплівкової сонячної батареї. Цей же лазер також можна використовувати в автомобільній промисловості для видалення антикорозійного покриття під час підготовки до наступного зварювання.

4. Структура поверхні

Структурування може змінити фізичні властивості поверхні матеріалу. Відповідно до ефекту лотоса гідрофобні поверхневі структури дозволяють воді відтікати від поверхні. Ця властивість може бути досягнута шляхом створення субмікронних структур на поверхні за допомогою ультракоротких імпульсних лазерів, і створюваними структурами можна точно керувати, змінюючи параметри лазера.

Також можна досягти протилежних ефектів, таких як гідрофільні поверхні, а мікрообробка також може створювати структури більшого розміру. Ці процеси можна використовувати в паливних баках у двигунах для створення мікроструктур, які зменшують знос, або структурувати металеві поверхні для досягнення зварювання з пластмасами.

5. Гравірування ліплення

Ліплення — це створення об’ємних форм за допомогою абляції матеріалів. Хоча розмір абляції може перевищувати обсяг того, що традиційно називають мікрообробкою, необхідна точність класифікує її в цій категорії лазерних застосувань. Пікосекундними лазерами можна обробляти полікристалічні алмазні кромки інструментів у фрезерних верстатах.

Лазер є ідеальним інструментом для обробки полікристалічних алмазів, які є надзвичайно твердими матеріалами, які можна використовувати для виготовлення лез фрез. Використання технології гравірування для обробки стружкових канавок і зубів фрези, в даному випадку переваги лазерної безконтактності і високої точності обробки.

Мікрообробка має дуже широкі перспективи застосування, і все більше повсякденних потреб потрапляє в поле нашого зору завдяки лазерній мікрообробці.

Лазерна обробка — це безконтактна обробка, яка має менший подальший процес, хорошу керованість, легку інтеграцію, високу ефективність обробки, низькі втрати матеріалу, низьке забруднення навколишнього середовища та інші значні переваги, широко використовується в автомобільній, електроніці, електроприладах. , авіаційна, металургійна та машинобудівна промисловість. Вона відіграє все більшу роль у підвищенні якості продукції, продуктивності праці, автоматизації та зниженні матеріаломісткості.

Контактна інформація:

Якщо у вас є якісь ідеї, не соромтеся поговорити з нами. Незалежно від того, де знаходяться наші клієнти та які наші вимоги, ми будемо слідувати нашій меті надавати нашим клієнтам високу якість, низькі ціни та найкращий сервіс.