기술Ⅰntroduction
레이저 처리는 주로 고효율 레이저를 사용하여 재료를 조각하고 절단하는 가장 진보 된 처리 기술입니다. 주요 장비에는 컴퓨터 및 레이저 절단(인그레이빙) 기계가 포함됩니다. 레이저 절단 및 조각을 사용하는 과정은 매우 간단합니다, 그냥 종이에 인쇄하는 컴퓨터와 프린터를 사용하는 것처럼, 그래픽 디자인에 대한 그래픽 처리 소프트웨어 (CAD, 회로캠, CorelDRAW 등)의 다양한 사용, 그래픽은 쉽게 절단 할 수있는 레이저 절단 (조각) 기계로 전송되고, 이는 쉽게 절단 (조각) 모든 재료의 표면에 그래픽을 절단하고 설계 에 따라 가장자리를 절단.
1960년 벨 연구소에서 루비 레이저가 발명된 이래, 레이저는 시청각 장비, 범위, 의료 장비, 가공 및 기타 분야에 점진적으로 적용되고 있다.
레이저 처리 분야에서는 레이저 송신기의 가격이 매우 비싸지만(수십만~수백만 달러)이지만 레이저 처리는 전통적인 처리가 일치할 수 없는 장점을 가지고 있기 때문에 레이저 처리는 미국, 이탈리아, 독일 및 기타 국가에서 처리 산업의 50% 이상을 차지하고 있습니다.
레이저 빔은 매우 작은 크기에 초점을 맞출 수 있으므로 정밀 가공에 특히 적합합니다. 가공 된 재료의 크기와 처리의 정확도 요구 사항에 따라 레이저 처리 기술은 세 가지 수준으로 나뉩니다.
(1) 주요 물체로서 두꺼운 플레이트(수십 밀리미터~ 수십 밀리미터)를 가진 대규모 재료의 레이저 처리 기술은 일반적으로 밀리미터 또는 서브밀리미터 수준에서 처리 정확도;
(2) 정밀 레이저 처리 기술은 얇은 플레이트(0.1-1.0mm)를 주 가공 물체로 취하며, 그 처리 정확도는 일반적으로 10미크론이다.
(3)레이저 마이크로머징 기술은 주요 처리 객체로서 두께가 100 μm 미만인 모든 종류의 박막을 목표로 하며, 처리 정확도는 일반적으로 10μm 미만또는 서브 μM.
기계 산업에서 정밀도는 일반적으로 작은 표면 거칠기 와 다양한 공차의 작은 범위 (위치, 모양, 크기 등 포함)를 말합니다. 여기서 "정밀도"는 처리 된 영역에서 작은 간격을 의미하며, 즉 처리에 의해 달성 될 수있는 한계 크기는 작습니다.
위의 세 가지 유형의 레이저 처리에서는 대규모 부품의 레이저 처리 기술이 점점 성숙해지고 있으며 산업화 정도가 매우 높습니다. 레이저 미세 튜닝, 레이저 정밀 에칭, 레이저 직접 쓰기 기술과 같은 레이저 마이크로 프로세싱 기술도 업계에서 널리 사용되고 있습니다.
레이저 정밀 가공에는 다음과 같은 놀라운 기능이 있습니다.
(1) 넓은 범위: 레이저 정밀 가공은 거의 모든 금속 및 비금속 재료를 포함한 광범위한 물체를 가지고 있습니다. 재료의 소결, 드릴링, 마킹, 절단, 용접, 표면 수정 및 화학 증기 증착에 적합합니다.
전기화학 적 가공은 전도성 재료만 가공 할 수 있으며, 광화학 가공은 부식성 재료에만 사용할 수 있으며 플라즈마 가공은 높은 융점을 가진 일부 재료를 처리하기가 어렵습니다.
(2) 정밀하고 세심한: 레이저 빔은 매우 작은 크기에 초점을 맞출 수 있으므로 정밀 가공에 특히 적합합니다. 일반적으로 레이저 정밀 가공은 몇 가지 영향을 미치는 요인과 높은 가공 정확도로 인해 다른 전통적인 가공 방법보다 우수합니다.
(3)고속 및 고속: 가공 사이클의 관점에서 EDM 공구 전극은 고정밀, 큰 손실 및 긴 가공 사이클을 필요로 합니다. 캐비티 및 표면 음극 금형 설계 워크로드의 전기 화학 가공은 크고 제조 주기가 길다; 광화학 가공 공정은 복잡합니다. 레이저 정밀 가공 작업은 간단하고 슬릿 폭은 제어하기 쉽고, 컴퓨터 드로잉 고속 인그레이빙, 절단 및 처리가 빠르며, 처리 주기는 다른 방법보다 짧다.
(4) 안전하고 신뢰할 수 있음: 레이저 정밀 가공은 비접촉 가공에 속하며, 이는 재료에 기계적 압출 또는 기계적 응력을 일으키지 않습니다. EDM 및 플라즈마 아크 가공과 비교하여 열 영향 영역과 변형은 매우 작기 때문에 매우 작은 부품을 처리할 수 있습니다.
(3)저렴한 비용 : 처리의 수에 의해 제한되지, 작은 배치 처리 서비스에 대한, 레이저 처리는 저렴합니다. 대형 제품의 가공을 위해 대형 제품의 금형 제조 비용은 매우 높고, 레이저 가공은 금형 제조가 필요하지 않으며, 레이저 처리는 펀칭 및 전단 중에 재료의 붕괴를 완전히 피할 수 있어 기업의 생산 비용을 크게 절감하고 제품의 품질을 향상시킬 수 있습니다.
(6) 절단 솔기는 작다 : 레이저 절단의 절단 솔기는 일반적으로 0.1-0.2mm입니다.
(7) 부드러운 절단 표면 : 레이저 절단 표면은 버가 없습니다.
(8) 소형 열 변형: 레이저 처리의 레이저 절단 솔기는 얇고 빠르며 에너지가 집중되어 있기 때문에 절단될 재료로 옮겨진 열이 작아 재료의 매우 작은 변형이 발생합니다.
(9) 재료 절약 : 컴퓨터 프로그래밍을 통한 레이저 처리는 재료 중첩을위한 제품의 다른 모양이 될 수 있으며 재료의 활용도를 극대화하며 엔터프라이즈 재료의 비용을 크게 줄일 수 있습니다.
(10)신제품 개발에 매우 적합합니다: 제품 도면이 형성되면 레이저 처리가 즉시 수행될 수 있으며, 최단 시간에 신제품을 얻을 수 있습니다.
일반적으로 레이저 정밀 가공 기술은 기존의 가공 방법에 비해 많은 장점을 가지고 있으며 응용 분야는 매우 광범위합니다.
일반적으로 정밀 가공에 사용되는 레이저는 CO2 레이저, YAG 레이저, 구리 증기 레이저, 엑시머 레이저 및 CO 레이저입니다.
그 중에서도 고출력 CO2 레이저및 고출력 YAG 레이저는 대규모 레이저 처리 기술에 널리 사용됩니다. 구리 증기 레이저 및 엑시머 레이저널리 레이저 마이크로 프로세싱 기술에 사용; 중전력 및 저전력 YAG 레이저는 일반적으로 정밀 처리에 사용됩니다.
일반적인Applications
(1)레이저 정밀 드릴링
기술의 개발과 함께, 기존의 드릴링 방법은 많은 경우에 요구를 충족 할 수 없습니다. 예를 들어, 기존의 가공 방법에 의해 단단하고 부서지기 쉬운 빨간색과 사파이어에 미크론의 직경이 있는 깊은 구멍, 그리고 단단한 텅스텐 초경 합금에 미크론의 직경이 있는 작은 구멍을 처리하는 것은 불가능하다.
레이저 빔의 즉각적인 전력 밀도는 108w/cm2만큼 높습니다. 재료는 짧은 시간에 융점 또는 비등점으로 가열 될 수 있으며, 위의 재료는 천포 될 수있다. 전자 빔, 전기 분해, 전기 스파크 및 기계 식 드릴링과 비교하여 레이저 드릴링은 양질의 반복 정확도, 높은 보편성, 고효율, 저비용 및 놀라운 포괄적 인 기술적 경제적 이점의 장점을 가지고 있습니다. 외국은 레이저 정밀 시추에서 매우 높은 수준에 도달했습니다.
스위스 회사는 솔리드 스테이트 레이저를 사용하여 항공기의 터빈 블레이드에 구멍을 뚫습니다. 20μm에서 8 μ 0m에 이르는 직경의 마이크로포자를 처리할 수 있으며 지름과 깊이의 비율은 1:80에 도달할 수 있습니다. 레이저 빔은 또한 일반 가공에 의해 달성 될 수없는 블라인드 구멍, 사각형 구멍 등과 같은 세라믹과 같은 부서지기 쉬운 재료에 마이크로 모양의 구멍의 다양한 종류를 처리하는 데 사용할 수 있습니다.
(2)레이저 정밀 절단
기존의 절삭 방법에 비해 레이저 정밀 절단은 많은 장점이 있습니다. 예를 들어, 좁은 절개를 절단할 수 있고, 절단 잔류물이 거의 없으며, 열 영향 부위가 작고, 절단 소음이 작으며, 재료의 15%-30%를 절약할 수 있다.
레이저는 절단되는 재료에 기계적 충동과 압력을 거의 생성 할 수 없기 때문에 유리, 세라믹, 반도체 및 기타 단단하고 부서지기 쉬운 재료를 절단하는 데 적합합니다. 또한, 레이저 스팟은 작고 슬릿이 좁기 때문에 모든 종류의 정밀 절단에 특히 적합합니다. 스위스의 한 회사는 정밀 절단을 위해 솔리드 스테이트 레이저를 사용하며, 그 치수 정확도는 매우 높은 수준에 도달했습니다.
레이저 정밀 절단의 전형적인 응용 프로그램은 인쇄 회로 기판에서 SMT 스텐실을 절단하는 것입니다. SMT 템플릿의 전통적인 처리 방법은 화학 에칭입니다. 그 치명적인 단점은 처리의 한계 크기가 플레이트 두께보다 작아서는 안되며 화학 적 에칭 공정이 복잡하고 처리 주기가 길고 부식성 매체가 환경을 오염시키는 것입니다.
레이저 처리를 사용하면 이러한 단점을 극복할 수 있을 뿐만 아니라 완성된 템플릿을 재처리할 수 있을 뿐만 아니라, 특히 처리 정확도및 갭 밀도가 이전보다 훨씬 우수하며, 생산 비용도 화학 에칭보다 훨씬 높은 초기로부터 전자보다 약간 낮습니다. 그러나, 높은 기술적 내용과 레이저 처리를 위한 장비의 전체 세트의 높은 가격으로 인해, 미국, 일본, 독일 및 기타 국가에서 소수의 회사만이 전체 기계를 생산할 수 있습니다.
(3)레이저 정밀 용접
레이저 용접의 열 영향 영역은 매우 좁고 용접이 작기 때문에 특히 높은 융점 재료와 이질 금속을 용접 할 수 있으며 재료를 추가 할 필요가 없습니다. 외국에서는 솔리드 스테이트 YAG 레이저가 높은 수준의 이음새 용접 및 스팟 용접에 사용되었습니다. 또한, 인쇄 회로의 나가는 라인의 레이저 용접은 플럭스의 사용을 필요로하지 않으며 열 충격을 감소시키고 회로 코어에 영향을 미치지 않으므로 집적 회로 코어의 품질을 보장합니다.
20년 이상의 노력 끝에, 레이저 정밀 가공 기술과 장비의 완전한 세트에 중국이 레이저 스팟 용접, 솔기 용접, 밀폐 용접 및 세라믹 레이저 스크리빙 및 마이크로 및 소형 금속 부품의 마킹에 적용되었지만 레이저 정밀 가공 기술, 마이크로 전자 회로 템플릿 정밀 절단 및 에칭 기술, 고기술 콘텐츠 및 넓은 응용 시장을 통한 세라믹 , 블라인드 홀, 이상한 구멍 및 도자기 및 인쇄 회로 기판에 다양한 크기의 홈은 여전히 연구 및 개발 단계에 있으며, 상응하는 산업 프로토 타입이 없습니다.
최근 몇 년 동안, 몇몇 큰 외국 회사는 중국의 레이저 정밀 가공 산업에서 거대한 잠재적 인 시장을 보고 중국에 지점을 설립하기 시작했다. 그러나 처리 비용이 많이 들수록 제품 비용이 증가하고 많은 기업이 여전히 억제되고 있습니다.
개발 동향
높은 품질, 높은 효율, 안정성, 신뢰성 및 저렴한 비용으로 레이저는 정밀 가공의 대중화 및 적용을 전제로 합니다. 레이저 정밀 가공의 개발 동향 중 하나는 가공 시스템의 소형화입니다. 최근 몇 년 동안, 다이오드 펌핑 레이저의 개발은 매우 빠르다. 높은 변환 효율, 좋은 안정성, 좋은 빔 품질, 작은 크기 등과 같은 일련의 장점이 있습니다. 차세대 레이저 정밀 가공의 주 레이저가 될 가능성이 높습니다.
가공 시스템의 통합은 레이저 정밀 가공의 또 다른 중요한 추세입니다. 다양한 재료의 레이저 정밀 가공 공정을 체계화하고 완벽하게 완성하고, 친숙한 사용자 인터페이스와 레이저 정밀 가공에 적합한 특수 제어 소프트웨어를 개발하고, 해당 공정 데이터베이스와 보완하고, 광학, 기계, 전기 및 재료 처리의 통합을 실현하기 위해 제어, 공정 및 레이저를 결합하여 레이저 정밀 가공의 개발이 불가피한 추세입니다.
레이저 가공 기술 및 장비에서 중국과 외국 사이에 큰 격차가 있지만, 레이저 빔 품질과 처리 정확도를 지속적으로 개선한다면 재료의 처리 기술 연구와 결합되어 가능한 한 레이저 정밀 처리 시장을 점유하고 점차 레이저 마이크로 프로세싱 분야에 침투하여 레이저 프로세싱 기술의 급속한 발전을 촉진할 수 있습니다. , 레이저 정밀 가공은 대규모 산업을 형성합니다. 및킹 레이저전 세계 사용자를 위한 최고 수준의 레이저 장비를 개발하고 생산하는 데 전념하고 있습니다.