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2008-02-16 19:11 |
電子束加工與激光加工的互補(bǔ)性
電子束焊接問世10年后，日本大阪大學(xué)于1967年研制出世界上第一臺(tái)功率為1kW的CO 2 激光加工機(jī)，并用于焊接和切割薄板。30年來，激光加工已從實(shí)驗(yàn)室走向了實(shí)用化階段，并進(jìn)入了原來由電子束加工的各個(gè)領(lǐng)域，大有取代電子束加工的勢(shì)頭。但實(shí)踐證明，激光和電子束作為高能量密度熱源，除了具有很多相同技術(shù)特點(diǎn)外，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性能上，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，仍有各自不同的特點(diǎn)。因此在實(shí)際應(yīng)用中，合理地選取其中一種加工手段就成為非常必要的工藝選擇過程。 -G2'c)DR
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本文將通過某些應(yīng)用實(shí)例，說明電子束加工與激光加工的互補(bǔ)性，為合理地應(yīng)用提供參考意見。 S!o!N Sn@1
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一、小功率激光加工的迅速發(fā)展 vs g"!y@v
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激光進(jìn)入加工領(lǐng)域后，不斷努力提高輸出功率，1kW以上的軸流、2kW以上的 CO2及300W以上的 YAG 激光器已廣泛的用于切割、焊接和熱處理等工業(yè)生產(chǎn)線上。然而，近幾年來發(fā)展更快的則是小功率激光器，從數(shù)量上看，用于加工的封離式CO2激光器和燈泵浦的YAG激光器每年都以20～25%的速度增長(zhǎng)。準(zhǔn)分子激光器、二極管激光器及二極管泵浦的固體激光器在材料加工領(lǐng)域的應(yīng)用也得到了發(fā)展，從1994年到1996年三年之間，每年都成倍增長(zhǎng)。 rwr>43S5<3
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以前小功率激光在材料加工方面主要用于半導(dǎo)體及微電子制造業(yè)的打標(biāo)、鉆孔、曝光、退火及調(diào)阻等。而在其他工業(yè)部門及生活用品的加工中，雖然也用于打標(biāo)、非金屬切割、薄件焊接和打孔等各種加工，但總體上數(shù)量不算大。封離式CO2激光器具有尺寸小、使用方便和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但在材料加工方面應(yīng)用得還不多。一是因?yàn)閷?duì)其潛在的應(yīng)用價(jià)值認(rèn)識(shí)不足;二是受其本身輸出功率小的限制。近年來封離式射頻激勵(lì)CO2激光器發(fā)展迅速，為開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)造了條件。美國(guó)相干公司研制出了連續(xù)輸出功率500W(脈沖功率1.5kW)的慢流射頻激勵(lì)CO2激光器，其外形尺寸只有280×240×1200mm，重量61kg。一次充氣后使用壽命達(dá)2～2.5萬小時(shí)，并已用于模切板和陶瓷基片的切割。 R +IT )2
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三維快速成型技術(shù)的出現(xiàn)，為小功率CO2激光器開辟了一個(gè)極其重要的應(yīng)用 領(lǐng)域。除紫外激光曝光方式外，還作為激光燒結(jié)和激光切紙?jiān)贌釅悍绞降臒嵩础＿@種型模制造技術(shù)具有成本低、周期短、精度高等特點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。 z>+@pj
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我國(guó)玻璃(或石英)管封離式激光器產(chǎn)量大，成本更低。以前除了用于醫(yī)療器械、科研及出口的低功率(25w以下)激光器外，40～50W以上激光器幾乎沒有市場(chǎng)。針對(duì)我國(guó)這一器件優(yōu)勢(shì)，我們先后研制了小功率CO 2 激光切割機(jī)、刻劃?rùn)C(jī)、打標(biāo)機(jī)。切割機(jī)和刻字機(jī)采用了1.6m長(zhǎng)激光管，輸出功率為70W，用飛行光學(xué)外光路系統(tǒng)，專用切割、雕刻軟件，486計(jì)算機(jī)控制，專用文字編程軟件及通用AutoCAD作圖軟件。文字編程軟件中裝有幾十種簡(jiǎn)繁體漢字和英文字母，可直接調(diào)用。復(fù)雜圖形及特殊文字可用掃描儀掃描輸入。切割和雕刻文件采用DXF文件格式，既可方便地在AutoCAD中編輯及輸入輸出，也可方便地與CorelDRAW和市面上流行的刻字軟件轉(zhuǎn)換兼容。切割機(jī)主要用于切割有機(jī)玻璃、塑料、膠合板、紙、布、云母板等非金屬材料，切割有機(jī)玻璃的厚度可達(dá)10mm�？虅�?rùn)C(jī)則主要用于鋼、鑄鐵等機(jī)械零部件的商標(biāo)、文字刻畫，其刻劃深度深于一般YAG打標(biāo)，而設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用則比后者低很多。振鏡式CO 2 打標(biāo)機(jī)用于非金屬打標(biāo)，特別是用于木材、塑料、陶瓷等材料的打標(biāo)，例如在塑料或陶瓷封裝的集成電路表面打標(biāo)等。 0
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