國外激光加工技術的應用

   激光是上世紀的重大發明之一，具有巨大的技術潛力，專家們認為，現在是電子技術的全勝時期，其主角是計算機，下一代將是光技術時代，其主角是激光。激光因具有單色性、相干性和平行性三大特點，特別適用于材料加工。激光加工是激光應用zui有發展前途的領域，國外已開發出20多種激光加工技術。激光的空間控制性和時間控制性很好，對加工對象的材質、形狀、尺寸和加工環境的自由度都很大，特別適用于自動化加工。激光加工系統與計算機數控技術相結合可構成自動化加工設備，已成為企業實行適時生產的關鍵技術，為、和低成本的加工生產開辟了廣闊的前景。

    一、激光加工技術的應用 

    目前已成熟的激光加工技術包括：激光快速成形技術、激光焊接技術、激光打孔技術、激光切割技術、激光打標技術、激光去重平衡技術、激光蝕刻技術、激光微調技術、激光存儲技術、激光劃線技術、激光清洗技術、激光熱處理和表面處理技術。 
    激光快速成形技術集成了激光技術、CAD/CAM技術和材料技術的成果，根據零件的CAD模型，用激光束將光敏聚合材料逐層固化，堆積成樣件，不需要模具和刀具即可快速地制造形狀復雜的零件，該技術已在航空航天、電子、汽車等工業領域得到廣泛應用。 
    激光焊接技術具有溶池凈化效應，能純凈焊縫金屬，適用于相同和不同金屬材料間的焊接。激光焊接能量密度高，對高熔點、高反射率、高導熱率和物理特性相差很大的金屬焊接特別有利。 
    激光打孔技術具有精度高、通用性強、效率高、成本低和綜合技術經濟效益顯著等優點，已成為現代制造領域的關鍵技術之一。 
    激光切割技術可廣泛應用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時間，降低加工成本，提高工件質量。脈沖激光適用于金屬材料，連續激光適用于非金屬材料，后者是激光切割技術的重要應用領域。 
    激光打標技術是激光加工zui大的應用領域之一。激光打標是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射，使表層材料汽化或發生顏色變化的化學反應，從而留下*性標記的一種打標方法。激光打標可以打出各種文字、符號和圖案等，字符大小可以從毫米量到微米量級，這對產品的防偽有特殊的意義。準分子激光打標是近年來發展起來的一項新技術，特別適用于金屬打標，可實現亞微米打標，已廣泛用于微電子工業和生物工程。 
    激光去重平衡技術是用激光去掉高速旋轉部件上不平衡的過重部分，使慣性軸與旋轉軸重合，以達到動平衡的過程。激光去重平衡技術具有測量和去重兩大功能，可同時進行不平衡的測量和校正，效率大大提高，在陀螺制造領域有廣闊的應用前景。對于高精度轉子，激光動平衡可成倍提高平衡精度，其質量偏心值的平衡精度可達1%或千分之幾微米。 
    激光蝕刻技術比傳統的化學蝕刻技術工藝簡單、可大幅度降低生產成本，可加工0.125～1微米寬的線，非常適合于超大規模集成電路的制造。 
    激光微調技術可對電阻進行自動精密微調，精度可達0.01%～0.002%，比傳統加工方法的精度和效率高、成本低。激光微調包括薄膜電阻（0.01～0.6微米厚）與厚膜電阻（20～50微米厚）的微調、電容的微調和混合集成電路的微調。 
    激光存儲技術是利用激光來記錄視頻、音頻、文字資料及計算機信息的一種技術，是信息化時代的支撐技術之一。 
    激光劃線技術是生產集成電路的關鍵技術，其劃線細、精度高（線寬為15～25微米，槽深為5～200微米），加工速度快（可達200毫米/秒），成品率可達99.5%以上。 
    激光清洗技術的采用可大大減少加工器件的微粒污染，提高精密器件的成品率。 
    激光熱、表處理技術包括：激光相變硬化技術、激光包覆技術、激光表面合金化技術、激光退火技術、激光沖擊硬化技術、激光強化電鍍技術、激光上釉技術，這些技術對改變材料的機械性能、耐熱性和耐腐蝕性等有重要作用。 
    激光相變硬化（即激光淬火）是激光熱處理中研究zui早、zui多、進展zui快、應用zui廣的一種新工藝,適用于大多數材料和不同形狀零件的不同部位,可提高零件的耐磨性和疲勞強度,國外一些工業部門將該技術作為保證產品質量的手段。 
    激光包覆技術是在工業中獲得廣泛應用的激光表面改性技術之一,具有很好的經濟性,可大大提高產品的抗腐蝕性。 
    激光表面合金化技術是材料表面局部改性處理的新方法,是未來應用潛力zui大的表面改性技術之一,適用于航空、航天、兵器、核工業、汽車制造業中需要改善耐磨、耐腐蝕、耐高溫等性能的零件。 
    激光退火技術是半導體加工的一種新工藝,效果比常規熱退火好得多。激光退火后,雜質的替位率可達到98%～99%,可使多晶硅的電阻率降到普通加熱退火的1/2～1/3,還可大大提高集成電路的集成度,使電路元件間的間隔縮小到0.5微米。 
    激光沖擊硬化技術能改善金屬材料的機械性能,可阻止裂紋的產生和擴展,提高鋼、鋁、鈦等合金的強度和硬度,改善其抗疲勞性能。 
    激光強化電鍍技術可提高金屬的沉積速度,速度比無激光照射快1000倍,對微型開關、精密儀器零件、微電子器件和大規模集成電路的生產和修補具有重大義意。使用改技術可使電度層的牢固度提高昂100～1000倍。 
    激光上釉技術對于材料改性很有發展前途,其成本低,容易控制和復制,有利于發展新材料。激光上釉結合火焰噴涂、等離子噴涂、離子沉積等技術,在控制組織、提高表面耐磨、耐腐蝕性能方面有著廣闊的應用前景。電子材料、電磁材料和其它電氣材料經激光上釉后用于測量儀表極為理想。 

    二、激光加工技術的發展趨勢 

    1.數控化和綜合化 
    把激光器與計算機數控技術、*的光學系統以及高精度和自動化的工件定位相結合，形成研制和生產加工中心，已成為激光加工發展的一個重要趨勢。 
    2.小型化和組合化 
    國外已把激光切割和模具沖壓兩種加工方法組合在一臺機床上，制成激光沖床，它兼有激光切割的多功能性和沖壓加工的高速的特點，可完成切割復雜外形、打孔、打標、劃線等加工。3.高頻度和高可靠性 
    目前，國外YAG激光器的重復頻度已達2000次/秒，二極管陣列泵浦的Nd：YAG激光器的平均維修時間已從原來的幾百小時提高到1～2萬小時。 
    4.采用激元激光器進行金屬加工,這是國外激光加工的一個新課題。激元激光器能發射出波長157～350納米的紫外激光,大多數金屬對這種激光的反射率很低,吸收率相應很高,因此,這種激光器在金屬加工領域有很大的應用價值。