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加工精度激光切割的加工精度是由加工機性能、光束品質、加工現(xiàn)象而決定的整體精度。
一、 關于尺寸變化即使按照程序進行切割,也有加工產(chǎn)品無法滿足精度要求的情況。所以需要根據(jù)不同的情況采取對策。
1.加工產(chǎn)品的全體尺寸有變化這是由于切口上激光焦點直徑和其周圍燃燒區(qū)域形成的切口寬度所影響的。雖然在相同條件下,對相同的加工物,使用同一偏置補償值可以確保其精度,但是焦點位置的設定要憑借加工機操作人員的感覺來確定,而且熱透鏡作用也會造成焦點位置的變化,所以需要定期檢查的偏置補償值。
2.加工方向(部分)上的尺寸誤差有差別板材上部的尺寸精度與尺寸精度有不同的情況。這個現(xiàn)象要考慮兩方面的原因。首先,光束圓度和強度分布不均一,造成切口寬度沿加工方向有所不同。解決的方法是進行光軸調整或清洗光學部件。其次,激光加工價格,被加工物受熱膨脹會引起加工形狀長方向尺寸變短的情況。
3.翹曲引起的變化尺寸精度雖然在要求范圍內,但由于熱變形等原因會造成發(fā)生翹曲。加工鋁、銅、不銹鋼等時非常顯著,它受到線膨脹系數(shù)、熱容量等物性的影響。就加工形狀來說,縱橫比越大,翹曲量就越大。采用低熱量加工條件以及加工線路等在加工程序上下工夫,但還沒有完全解決問題。加工板件所擁有的殘余應力對翹曲和尺寸誤差也有影響,所以我們需要對加工程序始終保持一定的配置方向。
4.間距精度變化加工很多孔時,孔與孔之間的間距精度會出現(xiàn)偏差。由于在熱膨脹情況下開孔,冷卻收縮后,間距變小。我們可以在程序中補正收縮部分的精度或者靈活運用形狀縮放功能。無論什么情況,都要在初期加工后,測定其加工尺寸,補誤差。當間隔精度不隨加工位置而變化,而是在整個加工區(qū)里都惡化時,其原因是機械精度的惡化而造成的。
5.圓度變化在激光加工中加工孔切割面產(chǎn)生坡度是無法避免的,下面直徑比背面直徑大,一般都評估背面稍小一側的圓度。
發(fā)展前景
激光應用于材料加工,被譽為制造技術的革命。據(jù)中國光學會資料,中國激光加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,總產(chǎn)值已經(jīng)從1999年的1.6億元人民bi增加到2003年的12億元。但從整體實力上看,中國對高功率激光切割技術和成套設備的應用還處于初級階段,美國投入使用的激光切割機有25000臺,而中國僅有600余臺。華中科技大學激光研究**朱曉說:“沒有掌握核心技術,造成采購成本過高,是中國高檔激光器、激光成套設備市場長期被國外產(chǎn)品占領的主要原因。”他舉例說,如激光切割設備,雖然過去中國產(chǎn)的每臺售價才170萬元人民bi,遠低于進口貨70萬美元的價格,但切割性能不能滿足高水平加工的需要,因此中國激光切割設備大部分是進口貨。此次武漢華工制造的第二代大型激光切割機與正在批量制造的第yi代國產(chǎn)化產(chǎn)品相比,切割速度、切割質量和安全穩(wěn)定性能都有了很大提高。此外,第三代大型激光切割機產(chǎn)品的研發(fā)工作正在順利進行,樣機將于2005年初問世。朱曉表示,自20世紀90年代末,中國激光加工設備的工藝技術和制造水平有了重大突破,關鍵光學器件實現(xiàn)國產(chǎn)化,數(shù)控技術也有了大幅提高,加上通過引進吸收海外先進技術,中國造激光加工設備在質量、功能、穩(wěn)定性等方面與國際品牌的差距已逐漸縮小。
在電子工業(yè)中的應用
激光加工技術屬于非接觸性加工方式,所以不產(chǎn)生機械擠壓或機械應力,激光加工焊接,特別符合電子行業(yè)的加工要求。另外,還由于激光加工技術的率、無污染、、熱影響區(qū)小,加工激光打標,因此在電子工業(yè)中得到廣泛應用。
激光劃片激光劃技術是生產(chǎn)集成電路的關鍵技術,其劃線細、精度高(線寬為15-25μm,槽深5-200μm)、加工速度快(可達200mm/s),黃江鎮(zhèn)激光加工,成品率達 99.5%以上。集成電路生產(chǎn)過程中,在一塊基片上要制備上千個電路,在封裝前要把它們分割成單個管芯。傳統(tǒng)的方法是用金剛石砂輪切割,硅片表面因受機械力而產(chǎn)生輻射狀裂紋。用激光劃線技術進行劃片,把激光束聚焦在硅片表面,產(chǎn)生高溫使材料汽化而形成溝槽。通過調節(jié)脈沖重疊量可精que控制刻槽深度,使硅片很容易沿溝槽整齊斷開,也可進行多次割劃而直接切開。由于激光被聚焦成的光斑,熱影響區(qū),切劃50μm深的溝槽時,在溝槽邊25μm的地方溫升不會影響有源器件的性能。激光劃片是非接觸加工,硅片不會受機械力而產(chǎn)生裂紋。因此可以達到提高硅片利用率、成品率高和切割質量好的目的。還可用于單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池的劃片以及硅、鍺、shen hua稼和其他半導體襯底材料的劃片與切割。
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