激光加工技術及應用

　   激光束具有單色性好、能量密度高、空間控制性和時間控制性良好等一系列優點,目前它已廣泛應用于材料加工等領域。激光加工的行業包括汽車制造、航天航空、電子、化工、包裝、醫療設備等。與計算機數控技術相結合,激光加工技術已成為工業生產自動化的關鍵技術,擁有普通加工技術所不能比擬的優勢。例如激光加工為非接觸式加工、速度快、無噪聲、可實現各種復雜形狀的高精度加工目的,且無通常意義上的"刀具"磨損,無需更換"刀頭"。我國激光加工市場前景廣闊,預計平均每年以20-30%的速率遞增。
　　一、多支PCB激光微通道打孔技術
　　近年來,激光技術已經廣泛應用于高密度印刷線路板微通道打孔及芯片封裝設備中,最新的世界微通道打孔信息顯示,每年有超過300,000萬平方米的高密度多層印刷線路板是用激光來打孔的。用于PCB微通道打孔的早期激光打孔設備是單頭的UV YAG激光器或單頭的C02激光器隨著微通道打孔產量的要求不斷提高,許多生產廠家開始研制雙頭激光打孔設備。目前市場上主要的三種雙頭激光打孔設備:雙頭C02激光系統、雙頭UV激光系統、混合激光系統(UV和C02)。
　　有兩種比較經濟實用的激光技術用于PCB板的微通道打孔;C02激光,波長在遠紅外區域,打孔直徑〉100微米。W激光波長在紫外區域,廣泛用打孔的直徑〈100微米,甚至孔徑縮小到〈50微米的情況。在紫外激光技術中,半導體泵浦UV激光器已經成為工業用標準激光器,它可提高傳輸到工件表面的單脈沖能量。
　　二、激光焊接塑料
　　1.激光焊接塑料的優點隨著塑料在汽車、醫療設備及電子等行業的零部件設計、制造上日趨廣泛的使用大功率光纖激光塑料焊接系統可完全滿足塑料制品的加工過程中快速有效干凈的塑料的使用,大功率光纖激光塑料焊接系統可完全滿足塑料制品的加工過程中快速、有效、干凈的塑料焊接方式。
　　目前國內市場上普遍使用的塑料焊接技術主要有振動摩擦焊接、熱板式塑料焊接及超聲波焊接等。主要用于連接敏感性塑料制品(含有線路板)、具有復雜幾何形狀的塑料件以及有嚴格潔凈要求的塑料制品(醫藥設備)等等。光纖激光焊接塑料技術主要有以下幾方面的優點：
　　(1)能生成精密、牢固和密封(不透氣和不漏水)的焊接,樹脂降解少、產生的碎屑少。
　　(2)易于控制,具有良好的適應性,可焊接尺寸小或外形結構復雜的工件。
　　(3)極大地減小了制品的振動應力和熱應力。
　　(4)能夠將許多種類不同的材料焊接在一起。激光塑料焊接技術在歐美等發達國家已經得到了一定的應用,我國在這方面尚是空白。
　　2.塑料激光焊接用的焊接方法
　　激光焊接塑料的基本原理是,兩種塑料在低壓力下被夾緊在一起,激光穿過一個制品,然后被另外一個制品吸收,吸收激光能量的制品將光能轉化為熱能,在塑料的接觸面熔化,形成一個焊接區。
　　常用的焊接方法主要有：
　　a.激光束沿著焊縫處快速掃描,達到焊接的目的。
　　b.通過光學元件將激光束整形,同時在焊縫處產生熱量。
　　c.照射掩膜焊接,激光束僅加熱制品上沒有被掩膜遮住的部分,可以快速焊接復雜的焊縫。
　　d.激光束固定,塑料工件置于受程序控制的多維可移動的工作臺上。
　　三、大功率光纖激光器在船舶
　　制造業中的應用
　　1.激光加工技術在造船工業中應用的優勢造船工業中激光加工主要優點：
　　(1)船艦載重量日益壇加,要求使用非常薄的平板,激光焊接避免了加工時的熱影響;
　　(2)激光可以采用光纖等靈活的輸出方式,因此甲板、船體等大表面尺寸的工件加工可以不受工作臺尺寸的影響。
　　(3)力日工非接觸,速度快,邊緣光滑,高度自動化,大大降低造船成本及時間。
　　2.國內外的發展現狀
　　歐美及日本主要的大型船廠已大量采用激光加工技術。目前美國、歐洲等地區正在進行大功率光纖激光工業加工設備的開發,正在開發的有2KW、6KW輸出的工業級光纖激光器的加工設備的二次開發。我國已開發出了中小功率系列工業光纖激光設備,但大功率光纖激光器工業加工應用尚是空白,在我國造船工業中幾乎還沒有使用激光加工技術。
　　3.大功率光纖激光器在船舶制造業中的優勢及展望
　　光纖激光器是近幾年激光領域里極其關注的熱點，在加工領域光纖激光器有迅速替代傳統的YAG、C02激光器的趨勢。人們普遍認為,大功率光纖激光器將是第三代最先進的工業加工激光器
　　光纖激光器具有許多獨特的優點,光束質量好;體積小,重量輕,免維護;風冷卻簡單易操件;運行成本低,可在工業環境下使用;壽命長加工精度高、速度快;電能轉化效率高,可以實現智能化、自動化、柔性化操作等�；�于上述的優點,其應用領域已經擴展到汽車制造、船舶制造和航空制造業等的金屬和非金屬材料的激光切割、激光焊接等方面。