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精密激光制造和服务发展前景分析

激光打标机   2011-05-20 15:42:39

  激光技术对产品投入产出比和技术基础的优化作用更加明显,融合在产品与服务中的技术含量越来越高。激光打标机和彩色打标机,其控制软件实现了根据不同的颜色要求,控制不同波长的激光,不同工作时间的输出,提高了激光标记设备的使用范围。

  激光技术与其它学科的融合以及应用领域范围的不断扩大,如利用激光对出土文物进行清洗与保护,利用水柱导光实现硅片的精密切割,利用激光检测水果甜度和果肉软硬程度,实现非金属材料焊接,以及激光美容技术等。

  激光材料加工是激光技术应用的基础和支柱产业,根据国际激光产业界统计,激光材料加工产值占激光加工总产值的比例最大,达到26%。2000年,全球范围内以激光为主的光电子产业总产值1800亿美元,科学界预测,到2010年产值将达到4500亿美元,以光电子信息技术为主导的信息产业将形成5万亿美元的产业规模,到2015年,光子产业可能会取代传统电子产业,光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步(资料来源:武汉市光电子信息产业发展主要情况)。

  激光的精密制造与服务主要应用于精密机械以及电子工业中,精密激光制造和服务典型的应用是SMT模板、精密金属零件、FPC切割、HDI钻孔及激光打标。

   精密激光切割的一个典型应用就是切割印刷电路板PCB中表面安装用模板。传统的 SMT模板加工方法是化学刻蚀法,其致命的缺点就是加工的极限尺寸不得小于板厚,并且化学刻蚀法工序繁杂、加工周期长、腐蚀介质污染环境。采用激光加工,不仅可以克服这些缺点,而且能够对成品模板进行再加工,特别是加工精度及缝隙密度明显优于化学刻蚀法。

  激光精密焊接方面,激光焊接热影响区很窄,焊缝小,尤其可焊高熔点的材料和异种金属,并且不需要添加材料。利用固体激光器进行缝焊和点焊,已有很高的水平。另外,用激光焊接印刷电路的引出线,不需要使用焊剂,并可减少热冲击,对电路管芯无影响,从而保证了集成电路管芯的质量。

  激光精密切割与传统切割法相比,激光精密切割有很多优点,激光能开出狭窄的切口、几乎没有切割残渣、热影响区小、切割噪声小,并可以节省15%-30%的材料。由于激光对被切割材料几乎不产生机械冲力和压力,故适宜于切割玻璃、陶瓷和半导体等既硬又脆的材料,加上激光光斑小、切缝窄,所以特别适宜于对细小部件作各种精密切割。

  与机械、化学、电铸和借助模具等传统的制造手段相比,激光制造在材料加工中具有明显的优势。激光具有很好的单色性、相干性、方向性和高能量密度,其空间控制性和时间控制性很好,对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大,因此特别适用于自动化加工。

  目前全球已开发出20多种激光加工技术,对于精度和结构复杂的产品,以及设计变化多、数量少的研发样品,可以用激光直接量产、省去模具使用(模具生产周期长、成本高)。激光应用技术已成熟的包括:激光切割、激光成形、激光钻孔、激光焊接、激光划线、激光表面处理等。

  激光由于其具有很好的单色性、相干性、方向性和高能量密度等特性,随着技术的进步,日益广泛地被应用于各类制造服务中,精密激光正不断地渗透入传统加工中。传统的打孔方法在许多场合已不能满足需求,如在坚硬的碳化钨合金上加工直径为几十微米的小孔;在硬而脆的红、蓝宝石上加工几百微米直径的深孔等,用常规的机械加工方法无法实现。而激光束的瞬时功率密度高达108W/cm2,可在短时间内将材料加热到熔点或沸点,可以很容易地在上述材料上实现打孔。与电子束、电解、电火花和机械打孔相比,激光打孔质量好、重复精度高、通用性强、效率高、成本低及综合技术经济效益显著。激光精密打孔已经达到很高的水平,可以加工直径从20um到80um的微孔,并且其直径与深度之比可达1:80。激光束还可以在脆性材料如陶瓷上加工各种微小的异型孔如盲孔、方孔等,这些都是普通机械加工无法做到的。

  精密激光制造是新兴的加工方法,正在渗透入传统制造中,逐步替代和突破传统的制造方法,未来发展空间巨大。激光技术应用是当今全球发展最快、最活跃的高技术产业之一,在传统制造领域,如汽车、电子、电器、航空、冶金、机械等制造领域,激光正在替代传统的机械、化学等加工工艺,实现对金属和非金属材料的切割、焊接、表面处理、钻孔以及微加工等。与此同时,随着激光加工技术的不断进步以及工业化生产的不断升级,激光加工领域不断拓宽,作为新的应用领域,高科技材料(如单晶硅、不易加工的金属等)的应用增长迅速,其中的激光应用销售市场也在快速增长,在工业生产中应用范围越来越广,激光在工业生产中的应用还包括:大规模集成电路的光刻技术,印刷电路板打孔技术,钟表零件制造与首饰加工等领域。

 


 
 

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