激光微细加工技术的研究与应用
激光加工工艺在航空发动机叶片制造中的应用研究

激光加工工艺在航空发动机叶片制造中的应用研究概述:航空发动机叶片是发动机的关键部件之一,对于发动机性能和寿命具有重要影响。
传统的叶片制造方法存在一些缺陷,包括加工效率低、工艺复杂和精度难以保证等问题。
随着激光技术的不断发展,激光加工工艺逐渐被引入航空发动机叶片制造中,为提高制造效率和质量提供了新的解决方案。
一、激光切割工艺的应用激光切割是激光加工中最常见的工艺之一。
传统的叶片切割过程需要使用锯片或者铣床进行加工,存在加工效率低、切割精度难以保证和产生切割毛刺的问题。
而激光切割工艺可以通过调整激光功率和切割速度,实现高速、高精度的叶片切割。
同时,激光切割还可以避免切割毛刺的产生,提高叶片的表面质量。
二、激光焊接工艺的应用叶片的制造过程中需要进行各部件的焊接,传统的焊接方法往往存在焊接接头强度不高、焊接变形严重和焊接精度难以控制等问题。
而激光焊接工艺具有高能量密度、小熔区和热影响区、焊缝宽度可控等优势,可以有效解决传统焊接方法存在的问题。
通过激光焊接技术,可以实现叶片各部件的高质量焊接,提高叶片的整体强度和稳定性。
三、激光打孔工艺的应用叶片在制造过程中需要进行各种孔的加工,传统的孔加工方法往往存在加工精度难以保证、孔壁质量差等问题。
激光打孔工艺可以通过调整激光功率和加工参数,实现高精度的叶片孔加工。
激光打孔具有加工速度快、孔壁质量好和无需后续加工等优势,可以提高叶片的加工效率和质量。
四、激光刻蚀工艺的应用激光刻蚀是一种通过激光束直接蚀刻叶片表面的工艺。
传统的刻蚀方法往往存在加工时间长、刻蚀深度难以控制和操作复杂等问题。
而激光刻蚀工艺可以通过调整激光功率和刻蚀参数,实现高精度、高效率的叶片表面刻蚀。
激光刻蚀具有加工速度快、刻蚀深度可控和操作简单等优势,可以实现叶片表面的纹理加工和功能性图案的刻蚀。
五、激光熔化成形工艺的应用激光熔化成形是通过激光束对叶片材料进行熔化,并利用表面张力和气流的作用实现材料的流动和成形。
激光加工技术的研究进展与应用前景

激光加工技术的研究进展与应用前景激光加工技术是一种高新技术,具有高精度、高速度、高效率等优点,在制造、材料加工、医疗等领域有着广泛的应用前景。
本文将从激光加工技术的研究进展及其应用前景方面进行探讨。
一、激光加工技术的研究进展自从激光加工技术出现以来,其快速发展已有50多年的历史。
激光加工技术的研究重点包括激光加工光学系统、激光加工控制系统、激光加工数控技术等内容。
激光加工光学系统包括激光器、光纤、反射镜、平台等组件。
随着激光技术的不断发展,激光器的功率越来越高,光纤的传输损失也越来越小,反射镜和平台的准确度也得到了极大地提高,从而使得激光加工的高精度和高效率得到保证。
激光加工控制系统是激光加工技术中的关键环节,它涉及到激光加工过程中的位置控制、速度控制、功率控制等方面。
在这个领域,计算机的应用以及软硬件的提高,为激光加工技术的精度和效率提供了坚实的支撑。
激光加工数控技术是指数字化控制技术在激光加工领域的应用。
数控技术使得激光加工技术变得更加智能化,为精密加工提供了良好的手段。
目前,数控技术已广泛应用于激光加工领域,成为激光加工的主要手段之一。
二、激光加工技术的应用前景1. 制造领域在制造领域,激光加工技术可以用于各种各样的精密加工,如微细孔加工、激光切割、激光打标、激光焊接等处理过程。
激光加工技术可以实现高精度、高效率的加工,使得制造业实现了从传统的手工制造向智能化、数字化等方向的转型,从而在产品品质、生产效率等方面实现了质的飞跃。
2. 材料加工领域在材料加工领域,激光加工技术可以进行复杂的材料加工,如激光精密切割、激光打孔等。
激光加工技术对材料的切割、打孔等操作可以达到无损伤效果,避免了机械切割方式中可能产生的热变形、剪切毛刺等问题,同时也可以使材料加工速度快速的提高,从而为材料加工领域的进一步发展提供了重要的技术支撑。
3. 医疗领域在医疗领域,激光加工技术也得到了广泛的应用。
如激光治疗、激光切割等。
激光技术在金属材料加工工艺中的应用

激光技术在金属材料加工工艺中的应用1. 引言1.1 激光技术在金属材料加工工艺中的重要性激光技术是一种高精度、高效率的加工方法,在金属材料加工领域发挥着重要作用。
激光加工具有非接触性、高能量密度、高速度和高精度等优点,可以实现对金属材料的精密加工和微细加工。
在金属材料加工中,激光技术可以实现各种加工工艺,如切割、焊接、打印、表面处理和热处理等,为金属制造业提供了多种解决方案。
激光技术在金属材料加工工艺中的重要性体现在以下几个方面:激光加工具有高能量密度和可控性,可以实现对金属材料的高精度加工,提高加工质量和加工效率;激光加工具有非接触性,可以减少材料损失和减少工具磨损,有利于提高金属材料利用率和延长设备寿命;激光加工具有高速度和高效率,可以节约成本和减少能源消耗,提高金属加工的经济效益和环保效益。
激光技术在金属材料加工工艺中的重要性不言而喻,已经成为当今金属加工行业不可或缺的重要技术之一。
随着激光技术的不断发展和创新,相信其在金属材料加工中的应用前景将更加广阔。
1.2 激光技术的发展历史激光技术的发展历史可以追溯到上世纪50年代。
1958年,美国的肯尼斯·荣特根发明了世界上第一台激光器,标志着激光技术的诞生。
随后,激光技术经过不断的发展和完善,逐渐应用于各个领域,包括金属材料加工工艺。
在激光技术发展的过程中,人们逐渐发现了激光在金属材料加工中的巨大潜力。
激光技术能够实现高精度、高效率的金属材料加工,不仅可以减少加工时间和成本,还可以提高产品的质量和精密度。
激光技术在金属材料加工工艺中扮演着非常重要的角色。
随着科技的不断进步和激光技术的不断完善,激光在金属材料加工中的应用范围也在不断扩大。
从最初的激光切割技术到目前的激光焊接、激光打印、激光表面处理以及激光热处理技术,激光技术已经成为金属材料加工中不可或缺的重要工具。
激光技术的发展历史为金属材料加工工艺的进步提供了重要的技术支持,同时也为未来激光技术在金属加工领域的应用打下了坚实的基础。
激光加工技术在微纳加工中的应用研究

激光加工技术在微纳加工中的应用研究越来越多的科学家和研究人员发现,在微观领域中,激光加工技术比传统机械加工更具优势。
激光加工技术具有高精度、高效率、非接触、无污染的优点,因此被广泛应用于微纳加工领域。
激光微纳加工技术的基本原理微纳加工是利用光、电、机、热等能量对物质进行加工,在对物质进行微观加工过程中,激光加工技术具有高能量密度、小加工热变形、低热影响区等特点,使之成为理想的微观加工方法。
激光微纳加工技术主要利用激光束高能量密度和极高的空间定位精度,对微米级甚至纳米级的结构进行切割、雕刻、修整和打孔等微纳加工操作,实现高精度微结构加工。
不同的激光加工技术在微纳加工中的应用激光微纳加工技术主要包括锰铜激光雕刻、光刻、飞秒激光和高功率泵浦激光等。
光刻是用相应光刻胶在微纳级图形上,通过控制光线的照射来制造微纳加工部件。
锰铜激光雕刻、机理是利用热作用、熔融和氧化反应作用,将工件表面的材料消蚀掉,而保留期望的微细结构。
飞秒激光是现代激光微纳加工技术的重要应用之一,其高峰功率和光脉冲宽度可达到十几飞秒或百几飞秒。
飞秒激光加工技术具有高精度、高效率、无噪声、非接触等优点,被广泛应用于生物医学、电子器件和太阳能电池等领域。
高功率泵浦激光也是一种重要的微纳加工技术,其主要是利用高能量密度的激光束将工件表面的材料消蚀,实现微纳级加工。
高功率泵浦激光加工技术在可重复焊接、器件加工以及微细结构加工等领域应用广泛。
激光微纳加工技术在应用中的优势和不足激光微纳加工技术具有高精度、高效率、非接触、无污染等优点。
同时,激光加工速度快、切割口清晰、加工能力强,具有适用广,操作简单等特点。
但是,在激光微纳加工的应用过程中也存在着一定的技术难点。
首先,由于激光微纳加工的加工精度较高,因此对设备的稳定性要求较高。
其次,由于激光辐射对生命有害,激光器的工作时间有一定限制。
最后,由于激光微纳加工仪器价格较高,其在实际应用中的费用问题也是需要考虑的问题。
飞秒激光在激光微加工的应用

激光微细加工具有如下优点: ·高质量 ·单步“干”加工处理 ·高
度灵活性 ·经济效益可观 激光微
激光微激光微
激光微细加工的
加工的加工的
加工的优越性在很大程度上 由应用来决定,同时也依赖
于激光器的选择 和采用的加工方法。激光微
激光微激光微
激光微细加工最吸引人 之处是它所具有的灵活性,能
准分子激光准分子激光
准分子激光器进
行微细加工和表面校 平已获得很好的效果,而另外一些系统,如皮 瓦激光器可能会引起其
他方面应用的关注。 USA)研制的Q开关纤维激光器样机研究激 光微细加工仍存在某些
问题。把这种激光器 叫做皮瓦(Picowatt)光器,波长为1064nm 线偏振
并 且早已相当成熟.而后者,即飞秒脉冲激光器 的使用正在逐渐显示其重要性。虽然评估
脉 冲周期<几十纳秒激光器的使用寿命的工 作还有待进一步展开,但其优越性已显著超
过飞秒级激光器。利用IMRA公司(AnnArbor Michigan 孔的加工质量
非常好。此外,几乎没有发现诸 如用准分子激光
输出光束,光束质量因子M2<1.2。这 光机电信息7/2001 万方数据 OME I
NFORMATl0N No,7。200l,再加 上它们尺寸小、效率高、运行费用低并
易于 使用,因此这种类型的激光器会在CVD金刚 石加工方面特别有用。 用不锈钢样品
做了类似的加工试验,样品的厚度为50m一75¨m。样品放在移动速度为10mm/s
相关应用。额外,述给:出了用垂纳秒圈体纤雏激光器进行微细加工获得 鲮初涉结果;最
后叙述了席超短脉冲激光器进行激光微
激光微激光微
激光应用在材料加工中的研究

激光应用在材料加工中的研究一、引言激光作为一种集光、电、机等多学科于一体的综合应用技术,在材料加工领域发挥着重要的作用。
本文将就激光应用在材料加工中的研究进行探讨,分别从激光切割、激光焊接和激光钻孔三个方面进行讨论,以期对相关领域的科研和实践工作提供参考。
二、激光切割技术及其应用激光切割是激光加工技术中的重要分支之一,其将高能密度的激光束直接作用于材料表面,通过瞬间的能量转化,使材料迅速升温并融化、汽化,从而实现切割目的。
激光切割技术在材料加工领域具有广泛的应用。
首先,激光切割技术对于薄板材料的切割具有独特优势。
激光束的高能量密度和小热影响区使其能够实现精细、高速的切割,广泛应用于金属薄板的制作。
其次,激光切割技术对于非金属材料的切割也有成熟的应用。
如对于石材、玻璃等材料,激光切割技术能够实现精细的切割,并避免了传统机械切割中易产生的缺陷和损伤。
三、激光焊接技术及其应用激光焊接是利用激光束的高能量密度和小热影响区,将材料加热至熔点以上并进行熔化的一种焊接方法。
激光焊接技术具有焊缝狭窄、熔深度大、焊缝成形好等特点,在材料加工领域得到广泛应用。
激光焊接技术在汽车制造、航空航天、电子设备等领域具有重要的应用。
在汽车制造中,激光焊接技术可以实现车身零部件的高效焊接,提高产品质量和生产效率。
在航空航天领域,激光焊接技术可以应对复杂结构的焊接需求,提高焊接质量和可靠性。
在电子设备制造中,激光焊接技术可以实现微观焊接,满足电子器件的小型化和高密度集成要求。
四、激光钻孔技术及其应用激光钻孔技术是利用激光束的高能量密度和小热影响区,在材料表面产生融化、汽化等热效应,从而实现对材料的钻孔。
激光钻孔技术在制造业中得到了广泛应用,尤其在微细孔加工中具有独特优势。
激光钻孔技术可以实现无接触、高精度的孔加工,广泛应用于微电子器件的制作、精密模具加工等领域。
此外,激光钻孔技术还可以应对复杂材料的孔加工需求,如钨、钛合金等高强度材料。
飞秒激光微纳加工用途

飞秒激光微纳加工用途
飞秒激光微纳加工是一种高精度、高效率的微观加工技术,利用飞秒激光的特殊能量特性,可以对各种材料进行微细加工。
这种技术广泛应用于微纳电子、光学器件、生物医学、光子学等领域,在改善设备性能和提高产品质量方面发挥了巨大作用。
以下是飞秒激光微纳加工的主要用途:
1.微电子加工:飞秒激光可以用于制作微电子元器件,例如微型传感器、微电极和微通道等。
这种高精度加工技术可以提高电子元器件的性能和可靠性。
2.光学器件加工:飞秒激光可以用于制作微型光学器件,如光纤连接器、光波导和微型透镜等。
通过精确控制激光参数和加工条件,可以实现高精度和高质量的光学器件加工。
3.生物医学应用:飞秒激光微纳加工在生物医学领域有广泛应用。
可以通过飞秒激光实现细胞操作、组织修复和细胞杀伤等操作。
这种精确控制的加工技术在生物医学领域有着重要的应用前景。
4.材料改性和表面处理:飞秒激光可以用于材料表面的微纳改性和处理。
通过控制激光能量和作用时间,可以实现材料表面的微纳结构化、溅射和烧蚀等处理,从而改善材料的性能和表面特性。
5.光子学器件加工:飞秒激光可以用于制作微型光子学器件,如集成光路和微型光电子器件等。
这种高精度加工技术可以实现光子学器件的高集成度和高可靠性。
总的来说,飞秒激光微纳加工技术在微纳加工领域有着广泛的应用前景。
它具有高精度、高效率和可控性等优点,可以对各种材料进行精确加工和处理。
随着科学技术的不断发展,飞秒激光微纳加工技术在各个领域的应用将会越来越广泛。
激光微纳制造技术

激光微纳制造技术激光微纳制造技术是一种基于激光作为加工工具的微纳加工技术,它利用激光的高能量密度和可控性,能够实现对微观和纳米级尺寸结构的精确加工和制造。
激光微纳制造技术在微电子、光学、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
激光微纳制造技术具有高精度、高效率和非接触性的特点,能够实现对微细结构的精细加工。
激光微纳加工技术主要包括激光刻蚀、激光打孔、激光切割、激光雕刻等。
其中,激光刻蚀是一种常用的加工方式,通过激光束的照射,使材料表面发生化学或物理变化,从而实现对微细结构的加工。
激光微纳制造技术在微电子领域具有广泛的应用。
在集成电路制造中,激光微纳加工技术可以用于制作微细线路、微孔和微结构,提高集成电路的集成度和工作性能。
此外,激光微纳加工技术还可以用于制作光学器件,如微透镜、光纤耦合器等,提高光学器件的精度和性能。
激光微纳制造技术在生物医学领域也具有重要的应用价值。
激光微纳加工技术可以用于制作微流控芯片、微针阵列等微型生物芯片,实现对生物样品的高通量分析和操控。
此外,激光微纳加工技术还可以用于制作微型植入器件,如微型传感器、微型电极等,用于医疗诊断和治疗。
激光微纳制造技术在光学领域也有重要的应用。
激光微纳加工技术可以用于制作光学元件,如微透镜、光栅等,用于光学成像和光学通信。
此外,激光微纳加工技术还可以用于制作光纤连接器、光纤耦合器等光纤器件,提高光纤传输的效率和可靠性。
激光微纳制造技术在材料科学领域也有广泛的应用。
激光微纳加工技术可以用于制作微型材料结构,如微米级纳米线、纳米颗粒等,研究材料的纳米尺度效应和性能。
此外,激光微纳加工技术还可以用于制作微型光子晶体、微型电子器件等功能材料,用于能源、环境等领域的应用。
激光微纳制造技术是一种应用广泛且具有重要意义的微纳加工技术。
它在微电子、生物医学、光学和材料科学等领域都有重要的应用价值。
随着激光技术的不断发展和进步,相信激光微纳制造技术将在未来发挥更加重要的作用,为我们带来更多的科学技术进步和应用创新。
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激光微细加工技术的研究与应用激光微细加工技术的研究与应用摘要激光加工的实质是激光将能量传递给被加工材料,被加工材料发生物理或化学变化,使其达到加工的目的。
激光微细加工技术是指加工精度O.1mm_lμm的激光加工技术。
激光微加工的应用范围十分广泛,尤其在集成电路芯片的制造、计算机外设以及通讯等方面的应用推动了信息产业革命,在电子、仪表、航空航天工业中,激光微细加工可以高效率高质量地完成微细小孔、划片微调、切割、焊接以及标记等加工,其中以准分子激光的应用最为广泛,准分子激光除做常规的钻、切、划加工外,还可用掩模法直接在工件上生成图案。
目前的研究进展已经显示,激光微技术是有发展潜力的三维微制造技术,将可能成为微系统制造的主流技术之一,并已是激光加工技术及产业发展研究开发的重点之一。
激光微技术将是21世纪高新技术发展的主要标志和现代信息社会光电子技术的支柱之一。
关键词:激光微细加工;制造技术;优点;应用;孔加工;发展趋势一、激光微细加工技术简介激光加工是将激光束作用于物体表面而引起物体形状或性能改变的加工过程,其实质是激光将能量传递给被加工材料,被加工材料发生物理或化学变化,使其达到加工的目的。
加工技术可以分为4个层次:一般加工、微细加工(加工精度O.1mm_lμm)、精密加工(加工精度1μm -O.1μm)和超精密加工(加工精度高于O.1pm)。
激光具有高单色性、高方向性和高亮度的优点 . 在理论上将相干光聚焦后形成直径为亚微米级的光点 , 温度高达 10000 ℃以上 , 可在千分之几秒内急剧熔化和汽化各种材料。
激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料 ( 包括金属与非金属) 进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术。
激光加工技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术。
其工作原理:激光器由激光工作物质、激励能源、全反射镜和部分反射镜构成的光谐振腔组成,当工作物质被光或放电电流等能源激发后 , 在一定的条件下可以使光得到放大 , 并通过光谐振腔的作用产生光的振荡 , 由光谐振腔的部分反射镜输出激光,由激光器发射的激光束通过透镜聚焦到工件的待加工表面 , 对工件进行各种加工。
激光加工技术不仅可以方便地加工硅、金刚石、石英、人造金刚石、玻璃、陶瓷和硬金属等材料,也可以对容易产生塑性流动的低硬度聚合物材料进行精确的加工。
激光加工同样也适合于精密和形状复杂的零件的加工,同时,激光加工还适用于表面的亚微米加工,能够加工传统方法难以实现的孔或空腔。
二、激光微细加工技术的优点1.激光微细加工条件较易满足。
尽管电子束、X射线、离子束具有更短波长、更高的分辨率,但它们在曝光源、掩膜、抗蚀剂、成象光学系统等方面存在极大困难,与此相比,激光加工条件容易满足,具有明显的经济性和现实性。
2.激光微细加工对象广泛。
可以用于多种材料的加工,如金属、有机物、无机物、陶瓷等,在加工中可以控制激光的作用深度、作用时间,扩展了应用范围。
3.激光微细加工是一种符合可持续发展战略的绿色制造技术。
绿色制造是人类社会可持续发展战略在加工业的体现。
例如 : 在大规模生产中激光微细制造成本低、生产效率高;根据生产流程进行编程控制(自动化) ;可接近或达到冷加工状态,实现常规技术不能执行的高精密制造;对加工对象的适应性强 , 且不受电磁干扰 , 对制造工具和生产环境的要求大大降低;噪声低;不产生任何有害的射线与残剩 , 生产过程对环境污染小等等。
4.激光微细加工是一种智能化制造技术。
加工系统智能化已成为必然的发展趋势。
由于激光输出的可控制性 , 因此制造过程能通过软件实行自动化流程的智能控制。
带有实时检测、反馈处理的加工系统可根据生产性质的需要 , 实行加工台的定位控制 , 还可通过激光的光纤传输实行加工头的机器手定位控制 , 从而实现高效的自动化、智能化激光制造。
比如 , 汽车车身覆盖件的三维定位切割、车身骨构架的焊接、齿轮盘及其他零部件的焊接加工等 , 已形成激光加工、组装一条龙的生产线。
5.激光微细加工是一种更精密的制造技术。
在微细加工中对于微小元件、印刷电路板集成电路、微电子元件和微小生物传感器等的制作 , 激光微细加工是唯一的不可替代的技术。
6.激光微细加工是一种无接触加工的制造技术。
激光微细加工透过空气 , 惰性气体和透明体对工件加工实现无接触加工 , 并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调 , 因此可以实现多种加工的目的;它可以对多种金属、非金属加工 , 特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料。
7.工艺先进。
激光加工过程中无“刀具”磨损 , 无“切削力”作用于工件;激光加工过程中,激光束能量密度高,加工速度快,并且是局部加工 , 对非激光照射部位没有或影响极小。
因此 , 其热影响区小 , 工件热变形小 , 后续加工量小;它可通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。
8.由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换 , 极易与数控系统配合 , 对复杂工件进行加工 , 因此它是一种极为灵活的加工方法。
9.生产效率高 , 加工质量稳定可靠 , 经济效益和社会效益好。
例如 , 美国通用电器公司采用板条激光器加工航空发动机上的异形槽 , 不到 4 h 即可高质量完成 , 而原来采用电火花加工则需要 9 h 以上。
仅此一项 , 每台发动机的造价可省 5 万美元。
激光切割钢件工效可提高 8~20 倍 , 材料可节省 15 %~30 % , 大幅度降低了生产成本 , 并且加工精度高 , 产品质量稳定可靠。
10.激光微细加工的另一个主要优点是其固有的加工灵活性 , 这为各种微细结构的加工生产提供了极大的可能性。
采用激光微细加工能制造各种形状的微棱镜以满足反射型、透射型等各种不同几何分布的需要。
例如加工多角形棱镜或连续变化的由许多小平面构成的棱镜 , 这些结构用精密机械加工的方法是不可能的。
随着日益增多的、具有多功能装置的如光学器件、微机械系统、电子线路和互连组件等系统的设计和开发 , 以及这种先进装置加工工艺技术的不断成熟 , 激光微细加工将在这些装置的加工中起着至关重要的作用 , 能实现前所未有的特殊的性能技术及要求。
三、激光微细加工技术应用在电子、仪表、航空航天工业中,激光微细加工可以高效率高质量地完成微细小孔、划片微调、切割、焊接以及标记等加工,其中尤以准分子激光的应用最为广泛,准分子激光除做常规的钻、切、划加工外,还可用掩模法直接在工件上生咸图案。
激光微细加工的一个主要优点是其固有的加工灵活性,这为各种微细结构的加工生产提供了极大的可能性。
例如,在显示器件加工应用中,可用准分子激光器微细加工系统执行加工透明导电氧化物(例如铟锡氧化物)电极图案或其他图案;在聚合物中加工薄层结构和加工制造发光二极管(LED)器件;钻通互连器件,为多层结构系统钻通孔;加工诸如光学组件使用的微透镜之类的微细结构,例如,加工多角形棱镜或连续变化的由许多小平面构成的棱镜,这些结构用精密机械加工的方法是不可能的。
另外,准分子激光器发出的紫外激光对聚合物微细加工有极好的性能,因此采用准分子激光微细加工系统进行加工。
利用掩模投影技术直接烧蚀各种聚合物样品,能制造出各种符合要求的结构。
近期在微细加工领域中又开发了激光清洗和激光作为夹持工具(镊子)的研究,激光清洗是指去除超净超光滑表面污染微粒,其原理是激光能量被微粒表面或人为的清洗介质(如水)吸收后产生爆炸性汽化时,把微粒从表面上除去,该法可有效地用于半导体器件、激光陀螺的研制中,激光镊子主要用于有机材料的微粒搬运和固定,其原理是微米量级的有机微粒在激光的束腰处,要受一对极子力或折射力(当微粒>l μm时)的作用,这些力都是把微粒拉向激光的束腰(光最强处)中心处,因此,可惜移动或固定激光束来夹持微粒。
高强度材料的微细加工,若采用机械加工方法,则刀具强度往往不够;若采用蚀刻方法,则效率太低;但采用激光微细加工,就能大大弥补这些不足。
例如,利用紫外激光进行金属材料的微细加工在微电子、航空发动机和其他工业领域已得到了应用。
紫外激光能提供短持续、高峰值的脉冲,能够使激光加工过程中的热影响区域得到有效控制,从而可利用升华为主的方法对材料进行去除加工,又如,利用超短脉冲激光进行加工时,热损伤的影响几近消失,从而可得到亚微米级的加工特征精度。
现以孔加工为例,介绍激光微细加工技术的应用。
激光制孔是最早达到实用化的激光加工技术,也是激光加工的主要应用领域之一。
随着近代工业和科学技术的迅速发展,传统的加工方法已不能满足某些工艺需求,例如,在高熔点金属板上加工微米量级孔径,在硬质碳化钨上加工几十微米的小孔:在红、蓝宝石上加工几十微米的深孔以及金刚石拉丝模具、化学纤维的喷丝头等,这一类的加工任务用常规的机械加工方法很难,有时甚至是不可能的。
而用激光打孔则不难实现,激光束在空间和时间上的高度集中,可以将光斑赢径缩小到微米级从而获得很高的功率密度,几乎可以对任何材料进行激光制孔,激光制孔技术与机械钻孔、电火花加工等常规打孔手段相比,具有显著的优点:制孔速度快,效率高,经济效益好;可获得大的深径比;可在硬、脆、软等各种材料上进行;无工具损耗;适合于数量多、高密度的群孔加工;可在难以加工的材料倾斜面上加工小孔等。
激光制孔的最小孔径已达0.002mm,已成功地应用自动化六坐标激光制孔专用设备加工航空发动机涡轮叶片、燃烧室气膜孔,达到无再铸层、无微裂纹的效果,早期激光钻孔采用定点冲击法,使加工的孔深和孔径均受到限制。
接着出现了旋切钻孔法,这不仅消除了孔径限制,且由于有辅助吹气,加工区呈半敞开式,熔融物易排出,故孔的表面质量好。
对于分布有大量相同规格小孔的零件,特别是回转体,当前又发展了飞行打孔法,即激光对一个孔位加工一个脉冲后,不管孔是否打通,工件都利用光脉冲间隙快速运动(移动或转动)到下一个孔位,如此进行多次循环对同一位置多次冲击,直至完成所有孔的加工,其优点是激光脉冲间隙的时间被用作零件孔的位移,可大大提高加工速度。
钻孔速度目前为每秒数10孔,预计可达每秒500孔(亚毫米孔径)。
激光微细力口工在电子工业中的应用:电子工业中,加工尺度在1mm一lμm之间的主要加工内容有:精密标记、细导线剥离、表面毛化、精密微调、锻透镜列阵等。
四、激光微细加工的应用发展趋势1.不断扩宽的技术及应用领域在电子、半导体、通讯、光信息存储以及医疗方面,激光微细加工有着广阔的前景和强势竞争力。
在其他方面,激光微细加工的市场也在开拓。
目前反犯罪、反恐怖在世界上呼声很高。
纽曼公司正在进行一项利用微加工来帮助执法的开发研究把凸起字符刻到半自动手枪的撞针上,把这种字符压印到被手枪弹出的弹壳上,当用这支手枪进行犯罪时,为司法机关提供线索。