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亞納秒激光器在工業(yè)加工的優(yōu)勢

發(fā)布時間:2020-05-27 14:11:21 瀏覽量:4635

摘要

亞納秒激光器在不同材料的工業(yè)加工方面跟普通的納秒激光器的加工效果上的對比和區(qū)別畜眨,加工系統(tǒng)的一些簡單原理和一些簡單的加工

工藝

正文


激光技術(shù)是二十世紀自然科學(xué)的一大重要發(fā)明康聂,隨著1960年由美國科學(xué)家梅曼發(fā)明的第一臺三能級紅寶石激光器贰健,人類第一次獲得了

具有非常良好的相干性的光源,隨著近四五十年激光技術(shù)的發(fā)展恬汁,激光器的種類伶椿,激光器的能量有了爆發(fā)性的增長,激光被越來越多的

應(yīng)用在通訊氓侧,工業(yè)脊另,國防,醫(yī)療甘苍,農(nóng)業(yè)等各個方面尝蠕。


激光加工作為傳統(tǒng)材料加工方式的一種補充方式烘豌,在材料加工領(lǐng)域逐步發(fā)展成熟起來载庭,那么我們先來了解一下激光加工的原理以及激光

加工與傳統(tǒng)加工方式有哪些不同。激光與物質(zhì)的相互作用是激光加工的物理基礎(chǔ)廊佩。因為激光必須被材料吸收并轉(zhuǎn)化囚聚,才能用不同波長不

同功率密度或者不同能量密度的激光進行不同的加工。激光與物質(zhì)的相互作用涉及到激光物理标锄,原子與分子物理顽铸,等離子體物理,固體

與半導(dǎo)體物理料皇,材料科學(xué)等廣泛的學(xué)科領(lǐng)域谓松,當(dāng)激光作用到材料上時星压,電磁能先轉(zhuǎn)化為電子激發(fā)能,然后再轉(zhuǎn)化為熱能鬼譬,化學(xué)能和機械

能娜膘。因此加工過程中,材料的被加工區(qū)域?qū)l(fā)生各種變化优质,這些變化主要體現(xiàn)在材料的升溫竣贪,融化,汽化巩螃,產(chǎn)生等離子體云等演怎。


在對玻璃,陶瓷避乏,以及薄金屬的加工方面爷耀,脈沖激光有著非常明顯的優(yōu)勢,隨著脈沖激光器技術(shù)的成熟拍皮,各種不同的脈沖激光器被大量

的使用在材料的微加工領(lǐng)域畏纲,,一般而言春缕,激光器的脈寬越短盗胀,加工效果越好,加工缺陷或者毛刺都會越少锄贼,但是激光器的脈寬越短票灰,

激光器的價格都會成倍的增加,所以要根據(jù)具體需求和應(yīng)用選擇合適的脈沖激光器宅荤。目前大規(guī)模使用的脈沖激光器一般都是納秒級別的

固體或者光纖激光器屑迂。下圖是使用普通常見的納秒激光器和亞納秒激光器加工同種材料的對比。



我們可以看出在切割陶瓷材料上冯键,亞納秒激光器的切割邊界會更窄惹盼,邊界痕跡會更加的不明顯。而1064nm波長的亞納秒激光器在塑

料惫确,薄金屬等硬脆材質(zhì)的加工上手报,也有非常好的效果,比如在使用Brightsolution的sol系列亞納秒激光器搭配日本GEOMATEC的擴束

鏡和平場聚焦鏡(F-thete鏡)scanlab的振鏡系統(tǒng)改化,使用如下圖所示的高工光路在金屬表面進行加工掩蛤。



我們可以看到在不同的掃描速度和激光器不同的重復(fù)頻率下,在金屬表面可以呈現(xiàn)出不同的顏色陈肛,在金屬材料加工方面就有了更多的選擇揍鸟。


在加工塑料或同等類型的材質(zhì)時,我們可以實時的改變激光器的單脈沖能量來改變材料表面的熱反應(yīng)程度句旱,從而可以在材料表面進行不

同灰度的加工阳藻。 

對于一些玻璃類型的透明材料來說斑芜,一般通常會使用532nm的綠光激光器進行加工郑兴,在使用普通的納秒激光器進行玻璃材質(zhì)的切割和

劃線時一般會遇到加工邊緣毛刺較大臂痕,崩邊現(xiàn)象比較明顯柏副,而采用亞納秒激光器就會很好的抑制這種現(xiàn)象(加工效果如下圖所示) 



而在對于玻璃的表面雕刻和玻璃的3D內(nèi)雕方面亞納秒激光器有著更加完美的表現(xiàn),因為崩邊效果的減弱道川,亞納秒激光器在玻璃雕刻上

可以更加完美的體現(xiàn)圖案的細節(jié)午衰,根據(jù)實測數(shù)據(jù),使用Brightsolution wedge 系列532波長的亞納秒激光器在進行玻璃內(nèi)雕的時候冒萄,

激光焦點附近的爆點直徑都小于50微米臊岸,極大的提高了材料的加工精度,效果要遠好于普通的納秒激光器尊流。 



上述可以看到帅戒,亞納秒激光器和納秒激光器僅僅一個字的差別,但在實際的工業(yè)加工上崖技,亞納秒激光器卻可以極大的提升加工效果逻住,而

且成本僅僅比普通的納秒激光器提升了很小的一部分,成本遠遠不及動輒要及時上百萬的皮秒和飛秒激光器迎献,所以在工業(yè)加工領(lǐng)域亞納

秒激光器是一個非常好的選擇瞎访。


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