激光应用技术的发展
激光手术:
激光能产生高能量﹑聚焦的单色光﹐具有一定的穿透力﹐作用于人体组织时能在局部产生高热量。
激光手术就是利用激光的这一特点﹐去除或破坏目标组织﹐达到的目的。
主要包括激光切割和激光换肤。
激光:
激光有它的特性,令它被广泛应用于防空,反坦克,轰炸机自卫等军事用途.
激光之所以能成为威力强大的,
是因为它有三个层次的破坏能力: 1.烧蚀效应 跟激光热加工原理一样,当高能激光束射到目标时,激光的能量会被目标的材料吸收,转化为热能.这些热能足以令目标部分或完全穿孔,断裂,熔化,蒸发,甚至产生爆炸.
2.激波效应 如目标材料被气化,目标材料会在短时间内产生反冲作用,形成压缩波使材料表面层裂碎开,碎片向外飞时造成进一步破坏.
3.效应 目标材料气化的同时会形成等离子体云,能产生紫外线及X光线,使目标内部的电子零件被破坏。
激光能源:
激光还可应用于核能发电上。
世界上现在建成的核发电站使用的核燃料是铀, 使用氚核燃料的研究尚未成功。
从研究所得,氚核燃料比铀核燃料更加耐烧,1公斤氚核燃料燃烧产生的能量比铀核燃料高3倍多。
更有吸引力的是氚核燃料在地球上的储量大。
每升海水中含有 0.03克氘。这0.03克氘聚变时释放出采的能量相当于300升汽油燃烧的能量。
海水的总体积为13.7亿立方公里,共含有几亿亿公斤的氘。
这些氘的聚变所释放出的能量,足以保证人类上百亿年的能源消耗,既然氚核燃料这么好.为甚么现在还不用?
问题就在于把它点火燃烧不是一件容易做到的事。
划一根火柴燃烧的温度就可以把纸片,汽油点著火,要让这种核燃料著火,则需要亿度的高温。
激光是目前较有可能达到这个点火温度的技术。
激光加工新应用
激光加工技术解决航空发动机火焰筒工艺难题
火焰筒是航空发动机燃烧室的主要组成部件,也是发动机重要的受热部件之一,燃油和压缩空气在火焰筒内混合燃烧,将燃油的化学能转化为热能。
随着航空发动机性能不断提升,航空发动机燃烧室进口温度也随之不断提高,为**火焰筒在端高温环境下稳定持续工作,必须对其进行冷却降温,通过在火焰筒合金材料上涂覆涂层并结合气膜冷却的方式是目前采用的主要手段之一。
对于带热障涂层火焰筒气膜孔的加工,国内通常采用先打孔再涂覆涂层的方式,存在涂层材料沉积导致孔径缩随机性小等问题;而采用长脉冲激光加工带热障涂层火焰筒气膜孔,又存在涂层表面飞溅、烧蚀、涂层崩边等缺陷,严重影响火焰筒的工作寿命。
针对以上工艺难题,光机所攻克了一批核心技术、关键工艺及整机系统集成技术,研发的基于机械臂的柔性火焰筒超短脉冲激光精密制孔设备及加工工艺,在国内率先实现了带热障涂层火焰筒异形气膜孔一次性制孔,并从根本上解决了诸多技术难题,为带热障涂层发动机火焰筒气膜孔制造提供了全新加工手段,对于加快我国商用航空发动机自主化进程具有重要的支撑意义。
激光加工技术在手机摄像头模组行业中的应用
如今,智能手机朝着轻薄化发展,手机摄像头模组也越做越小,如何加工处理这种微型元器件成为掣肘发展的重要环节。而激光加工技术是微精密加工领域的重要工具,加工精度高,可对各类型元件加工,特别是在摄像头领域中。
手机摄像头模组中的PCB电路板由FR4和FPC组成的软硬结合板,也有一些使用的是纯硬板或者软板。激光技术应用到这个板块中主要是针对FR4激光切割和FPC激光切割技术,另外一种激光工艺技术就是在FR4或是在FPC上对其进行二维码激光打标技术。
激光达标技术主要应用到摄像头芯片表面打标,通常都是标记出企业的logo以及产品的相关信息,起到宣传和下游环节管理、操作简便的作用。随着产品的进步,内部追溯系统的应用导入,芯片表面二维码激光打标技术也越来越流行。
托架上有链接导电模块,里面的导电金属模块区域小、非常薄,采用激光焊接技术能够有效的加强焊接牢固度,提升到导电性能,并且不会使其损伤。
摄像头模组中的玻璃属于超薄玻璃,加工过程中不仅仅是不能使其碎裂,而且要保证其强度和崩边率,采用激光加工技术的优势在于加工速度快,崩边小,良品率高。
镜头、马达中的激光打标技术主要是在其表面或者边缘标记处小于0.5*0.5mm的二维码,起到防伪、追溯等作用。
一个小小的摄像头模组就有那么多的激光工艺技术应用到其中,可见激光技术作为一种工艺技术的重要性。
激光加工开启工艺替代
效率精度优势显现,激光加工开启工艺替代。激光加工属于无接触加工,可通过调节激光束的能量、移动速度等方式实现多种加工目的。在高硬度、高脆性、高熔点等应用场景,激光加工的优势更得到突出体现。
目前,激光加工主要包括激光打标、激光切割、激光焊接等,由于其生产效率高、生产环境要求低、加工精度高等优势,激光加工将会逐步取代传统的等离子切割、火焰切割等工艺。特别在传统金属加工领域,除了传统的金属切削机床外,激光加工与传统的冲床工艺在部分应用领域亦有所重叠,未来替代空间较大。
大功率激光设备国产化突破,性价比优势凸显开启进口替代。光纤激光器是光纤激光设备的核心零部件和主要成本来源。2016年,本土激光器企业在低功率市场已占85%,在率市场亦已占比近60%,但在大功率市场的占比尚不足10%。
和2012年相比,2016年进口中低功率光纤激光器降价超50%,但高功率激光器价格稳中有升。伴随着国产激光器主要企业如锐科激光等的持续技术突破和产品创新,国产大功率激光器已经逐步覆盖了1000W-10KW功率范围,并在向更高功率的应用突破。
我们认为,国产大功率激光器正迎来进口替代的拐点,国产激光器的推出有望大幅降低激光设备原材料成本,对IPG等国际巨头形成价格冲击,从而降低下游应用成本,下游应用需求快速提升,国产大功率激光设备行业有望复制中小功率激光设备的发展历程,成为激光设备行业新的增长。
对标国外巨头,本土企业加速追赶。激光发生器领域,美国IPG仍是全球龙头,公司近年来保持较高速增长,尤其是大功率连续波激光业务2019年达到8.67亿美元,同比增长50%,但由于市场竞争激烈,IPG中小功率激光器整体增长缓慢;而IPG超过40%的业务来源于中国市场,客观说明中国市场庞大的需求;激光加工设备领域,德国通快作为全球龙头,2016年营业额超过30亿欧元,但是公司在中国市场的份额却因为大族等本土企业的快速崛起而呈现下降趋势。随着本土激光设备特别是大功率激光设备产业链的逐步完善,占据市场、服务优势的本土企业将加速追赶国外巨头。
激光加工的有点和发展
在国外。激光发射器价钱十分昂贵(几十万到上百万不等),但由于激光加工设备具有机械加工设备无法比拟的优势,所以在美、意、德等国度,激光设备加工已占到加工行业 60% 以上的份额。但是在中国,由于种种缘由,还处于推行阶段。
激光加工的优点:
1、范围普遍:二氧化碳激光可对任何非金属资料停止激光切割雕琢。并且价钱低廉!不会对材料形成机械挤压或机械应力。没有 “ 刀痕 ” 不伤害加工件的表面;不会使资料变形;
2、安全牢靠:采用非接触式激光加工;
3、准确细致:加工精度可到达 0.02mm,普通小于 0.5mm ;
4、节约环保:光束和光斑直径小,安全卫生;
5、效果分歧:保证同一批次的激光设备加工效果完整相同;
6、高速快捷:关于小批量激光设备加工效劳,可立刻依据电脑输出的图样停止高速激光雕琢和切割。
7、低廉:不受加工数量的限制,激光加工愈加。
激光刀模材料简介
一、激光刀模材料的规格描述:
有厚度,高度,刃角,硬度,包装形式5方面。
1.厚度 一般使用单位mm,常用的刀料厚度为0.45mm,0.53mm,0.71mm,1.05mm。另外,一个通用的单位是pt,1pt=0.35146mm。以上厚度转化为pt单位后就是1.3pt,1.5pt,2pt,3pt。
2.高度 一般使用单位mm,高度的规格非常多,从8~100,根据自己选择即可。
3.刃角 使用角度单位。一般有30°,42°,52°的规格。
4.硬度 使用洛氏硬度(HRC)和维氏硬度(HV)两种,刀身的硬度一般在50 HRC以下,刀刃的硬度一般在55 HRC以上。
5.包装形式 有条刀和盘刀两种。长度一般为1m/条,100m/盘。
二、激光刀模材料的材质及处理介绍
1 选用的钢材:钢分子结构紧密,刀身富有柔韧性,受弯后无太大的回弹,分子结构仍保持紧密的联结。
2 精湛的表面退碳处理:将较脆的碳分子从模切刀的表层退去,使刀片受弯时不致表面脆裂,而导致刀身断裂。仿似一层软皮组织将刀身包起,更加便于弯曲成形。
3 的热处理:可以根据客户不同要求将模节刀调节至不同硬度,并将刀身调软便于弯曲而将刀峰调硬使之耐用。
4 高的精度:模切刀精度越高,模切机调压时间越短,机械磨损越低,出产速度越快,模切效果越好。特别是不干胶商标的模切,无精度的模切刀根本分歧格。
5 应拥有更多规格、型号供客户选择:模切刀的选择应拥有更多规格、型号供客户选择:模切刀的选择应按三个原则去选择:(1)出产是否长版;(2)客户要求是否高;(3)所模切的图案是否复杂。选择适合的型号、规格的模切刀是模切质量保证的枢纽。
6 软刀刀峰经淬火处理的模切刀因为刀身软,刀峰硬,通常被称为软刀。软刀的淬火处理面积的厚薄对耐用性影响很大,淬火面积大,承托刀身传递过来的机械压力的能力越大,反之较硬的刀峰与较软的刀身的接触面积较少时,硬的部门会向软的部门凹陷进去,或很易脱落,或承托力不足甚至减至零,即刀的寿命缩短。当然也不能无穷制增加淬火层面积,淬火层面积太多会影响模切刀的弯曲。因为淬火层的重要性,加上淬火层面积越大,刀的造价越高,所以有些无良出产商甚至用涂颜色的方法在刀峰涂上一层墨色就说是淬火处理,以欺用户。因此,选择合适的,选择信誉良好的供给商就相称重要。
7 不同硬度的品种选择,有利于适应不同的需要。有些只有两种硬度的刀,对于模切较厚的材料根本不能胜任。另一方面,假如只有很硬的刀,对于图案复杂的木模成型又很成题目。或者有时用户委曲使用统一款刀于不同要求的模切出产上,难以达至佳的效果。所以选择品种较多的也是相称重要的。
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