激光微加工領(lǐng)域六大工藝和應(yīng)用發(fā)展

隨著全球制造業(yè)向精細化、智能化、定制化方向發(fā)展，激光憑借其良好的單色性、方向性、亮度等特質(zhì)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、生物醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域，已形成了遍布全球的產(chǎn)業(yè)鏈條。隨著激光產(chǎn)業(yè)分工不斷成熟，激光在微加工領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。日常生活中，激光微加工工藝隨處可見，電子產(chǎn)品打標、電器外殼標記、食品藥品生產(chǎn)日期的標記、消費電子微加工、手機金屬外殼的切割、 焊接都有激光微加工工藝的身影，另外，激光加工也應(yīng)用于PCB／FPCB 板切割與分板，陶瓷打孔劃片、玻璃、藍寶石、晶圓切割和細微打孔等領(lǐng)域。

激光微加工領(lǐng)域六大工藝

激光加工是激光技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，將一定功率的激光聚焦于被加工物體上，使激光與物體相互作用，加熱、熔化或氣化被加工物質(zhì)，達到加工目的。目前，激光制造業(yè)中微加工應(yīng)用主要有激光切割、激光打標、激光焊接、激光雕刻、表面處理、激光3D打印等。下面介紹激光微加工領(lǐng)域六大工藝。

①激光切割

原理：利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達到燃點，同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而將工件割開。

特點：切割速度快，表面光滑美觀，一次性加工，工件變形小，無工具磨損，清潔污染小，可加工金屬、非金屬及非金屬復(fù)合材料、皮革、木材、纖維等，適用于汽車車身厚薄板、汽車零件、鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接污染和變形的器件的精細加工。

②激光打標

原理：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(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標記。

特點：屬于為非接觸加工，可在任何異型表面標刻，工件不會變形和產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，加工精度高，加工速度快，清潔環(huán)保，成本低廉，適于金屬、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革等材料的標記。

③激光焊接

原理：利用高能量密度的激光束輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復(fù)頻率等參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。

特點：焊接性變小，不受磁場影響，空間限制小，無電極污染，適用于自動高速焊接，可焊接不同屬性的金屬，可在封閉空間工作，適用于圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、電子機件用銅板、部分金屬網(wǎng)板、鐵板、鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm 以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的鈦合金等等。

④激光雕刻

原理：激光照射材料表面，材料吸收能量后瞬間熔化或者氣化，形成刻線。

特點：自動跳號，熱影響區(qū)域小，線條精細，耐清洗耐磨損，環(huán)保節(jié)能，節(jié)省材料，可用于木制品、有機玻璃、金屬板、玻璃、石材、水晶、紙張、雙色板、氧化鋁、皮革、樹脂等材料的蝕刻。

⑤表面處理

原理：利用激光加熱金屬材料表面，實現(xiàn)表面熱處理。

特點：加工速度快，部件變形小，精確加工，實現(xiàn)自動淬火的處理效果，適合于缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等汽車零部件的熱處理，同時在航空航天、機床行業(yè)等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。

⑥激光3D打印

原理：采用鋪粉輥將一層粉末平鋪在工件表面，激光束按照粉末層的輪廓截面掃描粉層，使粉末熔化后燒結(jié)，實現(xiàn)工件粘接。

特點：加工工藝簡單，可加工材料廣泛，加工精度高，無需支撐結(jié)構(gòu)，材料利用

率高，結(jié)合計算機數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)，可用于模具和模型制造。

激光微加工應(yīng)用的發(fā)展

目前，國內(nèi)光纖激光器市場份額高于固體激光器，主要原因是光纖激光器主要用于大功率宏觀加工，市場需求與國內(nèi)制造業(yè)發(fā)展階段吻合；固體激光器主要用于微加工，微加工市場雖處于快速發(fā)展階段，但目前市場容量小于宏觀加工市場容量，但比如可穿戴設(shè)備、半導(dǎo)體芯片、醫(yī)學(xué)醫(yī)療、新能源等高精度制造依舊是國家重點支持項目。

盡管，各種類型激光器在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域上側(cè)重不同，且下游應(yīng)用市場需求情況差異較大，其市場規(guī)模存在一定差異。但隨著全球工業(yè)激光器市場持續(xù)增長，未來微加工應(yīng)用在工業(yè)和生活消費領(lǐng)域也將持續(xù)增加。

責(zé)任編輯：PSY