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为什么说光纤激光打标更适于金属微加工

导读: 正在寻求降低制造成本、同时满足小型化加工挑战的批量制造商们,可使用单模光纤激光打标机在一系列材料(包括钢、镍、钛、硅、铝和铜)上实现出色的加工效果。

在各个行业应用中,特别是在医疗、汽车和电子行业,所需要的元器件越来越小,已经是一个不争的事实。

市场正在使用新的微加工技术,包括具有优良光束质量的先进激光打标机,来获得类似于传统加工技术的加工效果,但是加工方式却更便宜、更快速、更灵活。光纤激光打标技术的成本能比传统加工技术便宜两到三倍。

正在寻求降低制造成本、同时满足小型化加工挑战的批量制造商们,可使用单模光纤激光打标机在一系列材料(包括钢、镍、钛、硅、铝和铜)上实现出色的加工效果。考虑更换电火花加工(EDM)设备的厂商,以及那些正在考虑采用新工艺时可能转向532nm 和 355nm 激光器的厂商,都可以考虑使用光纤激光打标机。

微加工:只能看到结果,看不到细节

微加工是指使用诸如钻孔、切割、划线和开槽这些标准的机加工操作,来制造非常细小的特征。实际上并没有一个官方的尺寸标准来确定何时一种操作是微加工,但是一个好的经验法则是,不借助辅助观察工具,这些特征就不能被看到,或者说你只能看到结果,但是看不到细节。换句话说,你可能不知道对材料做了什么来获得特定的加工效果。例如,如果你在一块铜上钻了 50μm 的孔,你只会看到光,但是却不能看到让光通过的孔,到底多大或多小。

光纤激光打标机:正确的微加工工具

在一个熟练操作工的手中,使用光纤激光打标机用于微加工的最新进展,可以创建出想要的特征。这种方法的主要优点是 :光纤激光打标机比用于微加工的传统设备便宜两到三倍。成功地实现细小尺寸的微加工,不仅需要正确的工具,而且要具备如何使用工具获得想要的结果这方面的知识,同时也要考虑材料去除的质量和速度。

例如,Miyachi America 公司最近推出的 LMF2000-SM 单模光纤激光打标机,其特点是具有独特的参数以及对这些参数的控制能力,能够实现细小尺寸特征的微加工和卓越的材料去除速度。

LMF2000-SM 光纤激光打标机,具有极高的光束质量,可生成直径低至 20μm 的聚焦光斑,因此特别适用于各种材料(包括氧化铝、硅、铜和铝箔)的划线和切割。此外,使用具有不同脉冲宽度和峰值功率特性的可选脉冲宽度波形,能够调整特征表面的去除速度和加工质量。

脉冲宽度和峰值功率的独立控制,相比于传统的 Q 开关激光器(其提供固定的脉冲宽度/峰值功率设置),具备明显的控制优势和过程可调谐性。快速移动激光束的扫描头也是该系统的关键部分,其需要以适当的重复性和精度提供足够高速的运动。

光纤激光微加工技术可用于各种应用中,例如用于阻焊层的选择性去除、太阳能电池划线和钻孔,用于医用低碳钢管和流体流动控制系统的不锈钢的钻孔,以及为快速零件原型制造切割厚度为 0.02 英寸以下的金属。

光纤激光打标机Vs.其他微加工技术

单模光纤激光打标机可以替代更昂贵的微加工技术,包括 EDM 设备或 532nm 和 355nm 的 Nd :YVO4 激光器。

图 1 中显示了光纤激光打标机是可以替代 EDM 机器的。左图中显示了使用光纤激光打标机,在厚度为200μm 的钢板中钻出直径 150μm 的孔,孔径公差为 ±10μm,无需后处理工作。仅使用 EDM 设备所需时间的 50%,光纤激光打标机就实现了最小量的碎屑和紧密孔径公差加工。

此外,由于激光打标机提供 XY工作区域,其可以在单次装载操作中完成多个零件的加工,这也是与EDM 设备的不同之处(除非在运动设备中进行额外投资)。这种优势使得光纤激光打标机的投资回报(ROI)更加具有吸引力。光纤激光器还可以加工薄片材料和箔等加工困难的材料,正如图 1 中所显示的,其可以加工厚度仅为 50μm 的铜箔。

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