激光技術(shù)在金屬表面加工行業(yè)中的應用
激光因具有單色性崖技、相干性和平行性三大特點,特別適用于材料加工钟哥。激光加工是激光應用最有發(fā)展前途的領(lǐng)域迎献,現(xiàn)在已開發(fā)出20多種激光加工技術(shù)。激光的空間控制性和時間控制性很好瞪醋,對加工對象的材質(zhì)忿晕、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大银受,特別適用于自動化加工。激光加工系統(tǒng)與計算機數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成高效自動化加工設備鸦采,已成為企業(yè)實行適時生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)宾巍,為優(yōu)質(zhì)、高效和低成本的加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景蜗南。目前已成熟的激光加工技術(shù)包括:激光快速成形技術(shù)叭蜂、激光焊接技術(shù)、激光打孔技術(shù)饰测、激光切割技術(shù)唬研、激光打標技術(shù)、激光去重平衡技術(shù)靡庵、激光蝕刻技術(shù)尼削、激光微調(diào)技術(shù)、激光存儲技術(shù)燕汗、激光劃線技術(shù)静瞄、激光清洗技術(shù)、激光熱處理和表面處理技術(shù)枣惨。
激光快速成形技術(shù)集成了激光技術(shù)蓄惫、CAD/CAM技術(shù)和材料技術(shù)的最新成果,根據(jù)零件的CAD模型,用激光束將光敏聚合材料逐層固化萨驶,精確堆積成樣件歉摧,不需要模具和刀具即可快速精確地制造形狀復雜的零件,該技術(shù)已在航空航天腔呜、電子判莉、汽車等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應用。
激光切割技術(shù)廣泛應用于金屬和非金屬材料的加工中育谬,可大大減少加工時間券盅,降低加工成本,提高工件質(zhì)量膛檀。脈沖激光適用于金屬材料锰镀,連續(xù)激光適用于非金屬材料,后者是激光切割技術(shù)的重要應用領(lǐng)域】校現(xiàn)代的激光成了人們所幻想追求的“削鐵如泥”的“寶劍”泳炉。
激光焊接技術(shù)具有溶池凈化效應,能純凈焊縫金屬嚎杨,適用于相同和不同金屬材料間的焊接花鹅。激光焊接能量密度高,對高熔點枫浙、高反射率呐缸、高導熱率和物理特性相差很大的金屬焊接特別有利。激光焊接尼缨,用比切割金屬時功率較小的激光束疫谱,使材料熔化而不使其氣化,在冷卻后成為一塊連續(xù)的固體結(jié)構(gòu)综货。激光在工業(yè)領(lǐng)域中的應用是有局限和缺點的嚣惭,比如用激光來切割食物和膠合板就不成功,食物被切開的同時也被灼燒了螃势,而切割膠合板在經(jīng)濟上還遠不合算罕擒。
激光打孔技術(shù)具有精度高、通用性強距档、效率高氧液、成本低和綜合技術(shù)經(jīng)濟效益顯著等優(yōu)點,已成為現(xiàn)代制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一便透。在激光出現(xiàn)之前尔网,只能用硬度較大的物質(zhì)在硬度較小的物質(zhì)上打孔。這樣要在硬度最大的金剛石上打孔航厚,就成了極其困難的事顷歌。激光出現(xiàn)后锰蓬,這一類的操作既快又安全。但是眯漩,激光鉆出的孔是圓錐形的芹扭,而不是機械鉆孔的圓柱形,這在有些地方是很不方便的赦抖。
激光打標技術(shù)是激光加工最大的應用領(lǐng)域之一舱卡。激光打標是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射,使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學反應队萤,從而留下永久性標記的一種打標方法轮锥。激光打標可以打出各種文字、符號和圖案等要尔,字符大小可以從毫米到微米量級舍杜,這對產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。準分子激光打標是近年來發(fā)展起來的一項新技術(shù)赵辕,特別適用于金屬打標既绩,可實現(xiàn)亞微米打標,已廣泛用于微電子工業(yè)和生物工程膘掀。
激光去重平衡技術(shù)是用激光去掉高速旋轉(zhuǎn)部件上不平衡的過重部分殿腺,使慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸重合,以達到動平衡的過程既倾。激光去重平衡技術(shù)具有測量和去重兩大功能瓮窑,可同時進行不平衡的測量和校正,效率大大提高咱漱,在陀螺制造領(lǐng)域有廣闊的應用前景屈腻。對于高精度轉(zhuǎn)子,激光動平衡可成倍提高平衡精度温履,其質(zhì)量偏心值的平衡精度可達1%或千分之幾微米。
激光蝕刻技術(shù)比傳統(tǒng)的化學蝕刻技術(shù)工藝簡單叙棚、可大幅度降低生產(chǎn)成本亥护,可加工0.125~1微米寬的線,非常適合于超大規(guī)模集成電路的制造粗排。
激光微調(diào)技術(shù)可對指定電阻進行自動精密微調(diào)绎彪,精度可達0.01%~0.002%,比傳統(tǒng)加工方法的精度和效率高兽赁、成本低状答。激光微調(diào)包括薄膜電阻(0.01~0.6微米厚)與厚膜電阻(20~50微米厚)的微調(diào)、電容的微調(diào)和混合集成電路的微調(diào)刀崖。
激光存儲技術(shù)是利用激光來記錄視頻惊科、音頻拍摇、文字資料及計算機信息的一種技術(shù),是信息化時代的支撐技術(shù)之一馆截。
激光劃線技術(shù)是生產(chǎn)集成電路的關(guān)鍵技術(shù)充活,其劃線細、精度高(線寬為15~25微米蜡娶,槽深為5~200微米)混卵,加工速度快(可達200毫米/秒),成品率可達99.5%以上窖张。
激光清洗技術(shù)的采用可大大減少加工器件的微粒污染幕随,提高精密器件的成品率。
激光熱宿接、表處理技術(shù)包括:激光相變硬化技術(shù)赘淮、激光包覆技術(shù)、激光表面合金化技術(shù)办适、激光退火技術(shù)玉唉、激光沖擊硬化技術(shù)、激光強化電鍍技術(shù)点溶、激光上釉技術(shù)婚拭,這些技術(shù)對改變材料的機械性能、耐熱性和耐腐蝕性等有重要作用比端。
激光相變硬化(即激光淬火)是激光熱處理中研究最早墅波、最多、進展最快侵念、應用最廣的一種新工藝,適用于大多數(shù)材料和不同形狀零件的不同部位,可提高零件的耐磨性和疲勞強度,國外一些工業(yè)部門將該技術(shù)作為保證產(chǎn)品質(zhì)量的手段帚棚。
激光包覆技術(shù)是在工業(yè)中獲得廣泛應用的激光表面改性技術(shù)之一,具有很好的經(jīng)濟性,可大大提高產(chǎn)品的抗腐蝕性。
激光表面合金化技術(shù)是材料表面局部改性處理的新方法,是未來應用潛力最大的表面改性技術(shù)之一,適用于航空捎虚、航天兆性、兵器、核工業(yè)泳柴、汽車制造業(yè)中需要改善耐磨赋荆、耐腐蝕、耐高溫等性能的零件懊昨。
激光退火技術(shù)是半導體加工的一種新工藝,效果比常規(guī)熱退火好得多窄潭。激光退火后,雜質(zhì)的替位率可達到98%~99%,可使多晶硅的電阻率降到普通加熱退火的1/2~1/3,還可大大提高集成電路的集成度,使電路元件間的間隔縮小到0.5微米。
激光沖擊硬化技術(shù)能改善金屬材料的機械性能,可阻止裂紋的產(chǎn)生和擴展,提高鋼酵颁、鋁嫉你、鈦等合金的強度和硬度,改善其抗疲勞性能。
激光強化電鍍技術(shù)可提高金屬的沉積速度,速度比無激光照射快1000倍,對微型開關(guān)躏惋、精密儀器零件幽污、微電子器件和大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)和修補具有重大意義嚷辅。使用該技術(shù)可使電鍍層的牢固度提高100~1000倍。
激光上釉技術(shù)對于材料改性很有發(fā)展前途,其成本低,容易控制和復制,有利于發(fā)展新材料油挥。
激光上釉結(jié)合火焰噴涂潦蝇、等離子噴涂、離子沉積等技術(shù),在控制組織深寥、提高表面耐磨攘乒、耐腐蝕性能方面。激光在電子工業(yè)中也得到廣泛應用怀程≡可以用它來進行微型儀器的精密加工,可以對脆弱易碎的半導體材料進行精細的劃片遣备,也可以用來調(diào)整微型電阻的阻值拘栅。隨著激光器性能的改善和新型激光器的出現(xiàn),激光在超大規(guī)模集成電路方面的應用已經(jīng)成為許多其他工藝所無法取代的關(guān)鍵性技藝休贴,為超大規(guī)模集成電路的發(fā)展展現(xiàn)出令人鼓舞的前景角涯。
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