Laser de nanossegundos, laser de picossegundos, laser de femtossegundos, você sabe a diferença?

Não estamos familiarizados comprocessamento a laser, mas muitas vezes você pode ouvir laser de nanossegundos, laser de picossegundos, laser de femtossegundos, etc., você consegue distingui-los?

Vamos descobrir primeiro a conversão da unidade de tempo

1ms (milissegundos)=0.001 segundos =10-3 segundos

1μs (microssegundo)=0.000001=10-6 segundos

1ns (nanossegundos)=0,0000000001 segundos =10-9 segundos

1ps (picossegundo)=0,0000000000001 segundos =10-12 segundos

1fs (femtosegundo)=0,000000000000001 segundos =10-15 segundos

Ao descobrir a unidade de tempo, sabemos que o laser de femtosegundo é um processamento de laser de pulso extremamente ultracurto. Nos últimos dez anos, a tecnologia de processamento a laser de pulso ultracurto progrediu rapidamente.

Ⅰ. A importância do laser de pulso ultracurto

Há muito tempo há tentativas de usar lasers para microusinagem. No entanto, devido à longa largura de pulso e à baixa intensidade do laser causada pela fusão do material e pela evaporação contínua, embora o feixe de laser possa ser focado em um pequeno ponto, o impacto térmico no material ainda é muito grande, limitando a precisão de processamento. Somente reduzindo o efeito térmico a qualidade do processamento pode ser melhorada.

Quando o tempo de pulso do laser é aplicado ao material na ordem de picossegundos, o efeito do processamento muda significativamente. À medida que a energia do pulso aumenta acentuadamente, a alta densidade de potência é suficiente para retirar os elétrons externos. Devido ao curto espaço de tempo que o laser interage com o material, os íons são removidos da superfície do material antes de transferir a energia para o material circundante, e não trarão efeitos térmicos ao material circundante, por isso também é chamado de "frio em processamento". Com as vantagens trazidas pelo processamento a frio, os lasers de pulso curto e ultracurto entraram em aplicações de produção industrial.

Ⅱ. Processamento a laser: pulso longo VS pulso ultracurto

A energia de processamento de pulso ultracurto é injetada muito rapidamente em uma pequena área de ação, e a deposição instantânea de alta densidade de energia altera o modo de absorção e movimento de elétrons, evitando a influência da absorção linear do laser, transferência de energia e difusão, e fundamentalmente altera o mecanismo de interação entre o laser e a matéria.

Ⅲ.A ampla aplicação do processamento a laser

O processamento a laser inclui corte e soldagem de alta potência; Perfuração de microusinagem, marcação, corte, texturização, decapagem, isolamento, etc., Os principais usos de vários meios de processamento a laser são:

1. Faça furos

No projeto de placas de circuito, as pessoas começaram a usar substratos cerâmicos em vez de substratos plásticos convencionais para obter melhor condutividade térmica. Para conectar componentes eletrônicos, geralmente é necessário fazer centenas de milhares de pequenos furos na placa. Portanto, é importante garantir que a estabilidade do substrato não seja afetada pela entrada de calor durante o processo de perfuração, e o laser de picossegundos é a ferramenta ideal para esta aplicação.

O laser de picossegundo pode completar a usinagem do furo por perfuração de percussão e garantir a uniformidade do furo. Além de placas de circuito, os lasers de picossegundos também podem realizar perfurações de alta qualidade em materiais como filmes plásticos, semicondutores, filmes metálicos e safiras.

Chapa de aço inoxidável de 100μm, perfurada, 3,3ns vs 200fs, 10,000 pulsos, próximo ao limite de ablação:

2. Linha e corte

As linhas podem ser formadas pela sobreposição de pulsos de laser em modo de varredura. Geralmente é necessário muito escaneamento para penetrar profundamente na cerâmica até que a profundidade da linha atinja 1/6 da espessura do material. Os módulos individuais são então separados do substrato cerâmico ao longo destes entalhes. Este método de separação é chamado de marcação.

Outro método de separação é usar corte de ablação a laser de pulso ultracurto, também conhecido como corte de ablação. O laser faz a ablação do material, removendo-o até que seja cortado. A vantagem desta técnica é que existe maior flexibilidade no formato e tamanho dos furos usinados. Todas as etapas do processo podem ser concluídas com um laser de picossegundos.

Diferentes efeitos do laser de picossegundo e do laser de nanossegundos na marcação de materiais de policarbonato.

3. Ablação de linha (remoção de revestimento)

Outra aplicação frequentemente vista como microusinagem é a remoção precisa de revestimentos sem danificar ou danificar levemente o material de base. A ablação pode ser uma linha com alguns micrômetros de largura ou uma grande área de remoção com alguns centímetros quadrados.

Como a espessura do revestimento é geralmente muito menor que a largura da ablação, o calor não pode ser conduzido lateralmente. Pulsos de laser com largura de nanossegundos podem, portanto, ser usados.

A combinação de laser de alta potência média, fibra de condução quadrada ou retangular e distribuição de intensidade de luz superior plana, essas tecnologias fazem com que a ablação de superfície a laser possa ser usada em campos industriais. Por exemplo, o laser TrumPF TruMicro 7060 é usado para remover o revestimento do vidro de uma célula solar de película fina. O mesmo laser também pode ser usado na indústria automotiva para remover revestimentos anticorrosivos na preparação para soldagem subsequente.

4. Estrutura de superfície

A estruturação pode alterar as propriedades físicas da superfície do material. De acordo com o efeito lótus, as estruturas superficiais hidrofóbicas permitem que a água flua para longe da superfície. Esta propriedade pode ser alcançada através da criação de estruturas submicrométricas na superfície com lasers pulsados ​​ultracurtos, e as estruturas a serem criadas podem ser controladas com precisão alterando os parâmetros do laser.

Efeitos opostos, como superfícies hidrofílicas, também podem ser alcançados, e a microusinagem também pode criar estruturas de tamanho maior. Esses processos podem ser usados ​​em tanques de combustível de motores para criar microestruturas que reduzem o desgaste ou para estruturar superfícies metálicas para conseguir soldagem com plásticos.

5. Moldagem de gravação

Esculpir é a criação de formas tridimensionais por meio da ablação de materiais. Embora o tamanho da ablação possa exceder o escopo do que é tradicionalmente chamado de microusinagem, a precisão exigida a classifica nesta categoria de aplicações de laser. Lasers de picossegundos podem ser usados ​​para processar bordas de ferramentas de diamante policristalino em fresadoras.

O laser é a ferramenta ideal para o processamento de diamantes policristalinos, materiais extremamente duros que podem ser usados ​​na fabricação de lâminas de fresas. O uso da tecnologia de moldagem por gravação para processar as ranhuras dos cavacos e os dentes da fresa, neste caso, os benefícios do laser sem contato e alta precisão de usinagem.

A microusinagem tem uma perspectiva de aplicação muito ampla e cada vez mais necessidades diárias estão entrando em nosso campo de visão através da microusinagem a laser.

O processamento a laser é um processamento sem contato, com menos processo de acompanhamento, boa controlabilidade, fácil integração, alta eficiência de processamento, baixa perda de material, baixa poluição ambiental e outras vantagens significativas, tem sido amplamente utilizado em automóveis, eletrônicos, eletrodomésticos , aviação, metalurgia e indústrias de fabricação de máquinas. Desempenha um papel cada vez mais importante na melhoria da qualidade do produto, produtividade do trabalho, automação e redução do consumo de materiais.

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