自上世紀(jì)六十年代激光器誕生以來,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,激光加工技術(shù)與多個學(xué)科相結(jié)合形成多個應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。目前,激光的主要加工技術(shù)包括:激光切割、激光焊接、激光打標(biāo)、激光打孔、激光熱處理、激光快速成型、激光涂敷等。激光加工技術(shù)是一門綜合性的高科技技術(shù),交叉了光學(xué)、材料科學(xué)、工程、機(jī)械制造學(xué)、數(shù)控技術(shù)及電子技術(shù)等學(xué)科,由于激光固有的四大特性,被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)學(xué)以及科學(xué)實驗等諸多行業(yè)。
用于激光加工的激光器種類繁多,新型激光器也不斷被開發(fā)。目前用于激光加工制造的激光器,主要有CO2激光器、Nd:YAG激光器、準(zhǔn)分子激光器,大功率半導(dǎo)體激光器以及光纖激光器。其中大功率CO2激光器和Nd:YAG激光器在大型工件激光加工技術(shù)中應(yīng)用較廣;中小功率CO2激光器和Nd:YAG激光器在精密加工中應(yīng)用較多;準(zhǔn)分子激光器多應(yīng)用于微細(xì)加工,而由于超短脈沖激光與材料的熱擴(kuò)散相比,能更快地在照射部位注入能量,所以主要應(yīng)用于超精細(xì)激光加工;半導(dǎo)體激光器是所有激光器體積最1小的激光器,已在激光通信、激光存儲、激光測距等方面得到了廣泛應(yīng)用;以光纖為基質(zhì)的光纖激光器,在降低閾值、振蕩波長范圍、波長可調(diào)諧性能方面有明顯優(yōu)勢,已成為目前激光領(lǐng)域的新興技術(shù),也是眾多熱門研究課題之一。和傳統(tǒng)的固體、氣體激光器一樣,光纖激光器也是由泵浦源、增益介質(zhì)、諧振腔三個基本要素組成。泵浦源一般采用高功率半導(dǎo)體激光器,增益介質(zhì)為稀土摻雜光纖或普通非線性光纖,諧振腔可以由光纖光柵等光學(xué)反饋元件構(gòu)成各種直線型諧振腔,也可以用耦合器構(gòu)成各種環(huán)形諧振腔。泵浦光經(jīng)適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)耦合進(jìn)入增益光纖,增益光纖在吸收泵浦光后形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)或非線性增益產(chǎn)生自發(fā)輻射。所產(chǎn)生的自發(fā)輻射光經(jīng)受激放大和諧振腔的選模作用后,最終形成穩(wěn)定激光輸出。
激光雕刻銅板,在技術(shù)上一直認(rèn)為是不可行的,但激光可以直接雕刻鋅。先在銅輥上電鍍一薄層鎳,然后在其表面鍍銅,隨后又鍍了一層鋅。這層鋅可吸收激光能量并蒸發(fā),隨之蒸發(fā)的還有其下面的銅,邊生成了載墨的網(wǎng)穴。雕刻后,像其它雕刻滾筒一樣,最終在滾筒上鍍一層堅硬的鉻。還開發(fā)了約500W功率的YAG器,每秒能雕刻7萬個網(wǎng)穴。
直接激光雕刻系統(tǒng)主要有3部分組成:高能量的,傳輸系統(tǒng),光學(xué)系統(tǒng),通過調(diào)節(jié)焦距,來調(diào)節(jié)單位面積上的能量。
產(chǎn)生原因:隨著光電子技術(shù)的飛速發(fā)展,技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛,激光雕刻精度要求越來越高。影響激光雕刻的4個最根本的要素是:雕刻速度、激光功率、雕刻精度、材料。 在特定材料上如要達(dá)到一定的雕刻效果,就要求吸收一定能量的激光,這一能量應(yīng)看作是材料吸收的能量=功率/雕刻速度。簡單地講就是要提高材料吸收的激光能量,就應(yīng)提高激光功率或是降低雕刻速度,至于說{zh1}采用哪種方法就要看材料和最終的雕刻效果。
一般來講用戶都會避免高低速度,因為那會降低生產(chǎn)效率。其實影響雕刻效率的不僅是雕刻速度,雕刻精度也對其有非常大影響。
激光鐳射切割技術(shù)廣泛應(yīng)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(zhì)量。脈沖激光鐳射適用于金屬材料,連續(xù)激光鐳射適用于非金屬材料,后者是激光切割技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。激光鐳射焊接技術(shù)具有溶池凈化效應(yīng),能純凈焊縫金屬,適用于相同和不同金屬材料間的焊接。
激光鐳射焊接能量密度高,對高熔點(diǎn)、高反射率、高導(dǎo)熱率和物理特性相差很大的金屬焊接特別有利。激光焊接,用比切割金屬時功率較小的激光束,使材料熔化而不使其汽化,在冷卻后成為一塊連續(xù)的固體結(jié)構(gòu)。激光打孔技術(shù)具有精度高、通用性強(qiáng)1、效率高、成本低和綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn),已成為現(xiàn)代制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。
在激光鐳射出現(xiàn)之前,只能用硬度較大的物質(zhì)在硬度較小的物質(zhì)上打孔。這樣要在硬度最1大的金剛石上打孔,就成了極其困難的事。激光出現(xiàn)后,這一類的操作既快又安全。
激光鐳射打標(biāo)技術(shù)是激光加工最1大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。激光鐳射打標(biāo)是利用高能量密度的激光對工件進(jìn)行局部照射,使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng),從而留下{yj}性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法。
激光鐳射打標(biāo)可以打出各種文字、符號和圖案等,字符大小可以從毫米到微米量級,這對產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。
全固體紫外波段激光鐳射打標(biāo)是近年來發(fā)展起來的一項新技術(shù),特別適用于金屬打標(biāo),可實現(xiàn)亞微米打標(biāo),已廣泛用于微電子工業(yè)和生物工程。