OFweek观察：激光加工技术的发展趋势

2012-02-02 14:14

　　激光加工是继机械加工、力加工、火焰加工和电加工之后一种崭新的加工技术。它可以完善周到的解决不同材料的加工、成型和精炼等技术问题。从最小结构的计算机芯片到超大型飞机和舰船，激光加工都将是不可或缺的重要手段。

　　与传统的加工方法相比，具有能量最大限度的集中、易于操作、高的柔性、高效率、高质量、节能环保等突出优点，迅速在汽车、电子、航天航空、机械、冶金、铁路、船舶等工业部门广泛应用，几乎包括了国民经济的所有领域，被誉为“制造系统共同的加工手段”。

　　随着技术的发展各种先进的激光加工技术将会得到更加广泛的应用。

　　(一)激光快速成型

　　激光快速成型技术是激光技术与计算机技术相结合的一项高新制造技术，主要功能是将三维数据快速转化成实体，具有很大效益。其基本原理是先在计算机中生成产品的CAD三维实体模型，再将它“切成”规定厚度的片层数据(变换成一系列二维图形数据)，用激光切割或烧结办法将材料进行选区逐层叠加，最终形成实体模型。

　　(二)激光成形与校形

　　激光成型和校形是通过激光对材料局部加热产生的热应力，使板材零件发生形变的加工方法。根据对局部的均匀和不均匀的加热和冷却方式，可加工不同形状的零件。该加工方法十分经济，通过选择不同的激光参数，如波长、作用时间、功率等可加工所有材料，适合于许多领域，特别是微电子工业。

　　(三)微细加工

　　在电子、仪表、航空航天工业中，激光加工可以高效率高质量地完成微细小孔、划片微调、切割、焊接以及标记等加工，其中尤以准分子激光的应用最为广泛。由于材料对紫外波吸收率高，准分子激光脉宽窄，因而有极高的功率密度。准分子激光除作常规的钻、切、划加工外，还可用掩模法直接在工件上生成图案。激光辐照的地方，材料被光化学的消融作用而除去，无论钻孔、切割或刻划，都是直壁尖角，没有热影响区。加工尺寸小，可达亚微米量级，精度取决于掩模，效率取决于激光的功率。掩模法又有工件表面直接掩模和掩模投影两种。

　　近期在微细加工领域开发激光清洗和激光作为夹持工具(镊子)的研究。激光清洗是指去除超净超光滑表面污染微粒，其原理是激光能量被微粒或表面或人为的清洗介质(如水)吸收后产生爆炸性汽化时，把微粒从表面上除去。该法可有效地用于半导体器件、激光陀螺的研制中。激光镊子主要用于有机材料的微粒搬运和固定，其原理是微米量级的有机微粒在激光的束腰处，要受一对极子力(当微粒1μm时)或折射力(当微粒＞1μm时)的作用，这些力都是把微粒拉向激光的束腰(光最强处)中心处，因此，可借移动或固定激光束来夹持微粒。

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