สถานะและโอกาสของเทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำ

ลำแสงเลเซอร์สามารถโฟกัสให้มีขนาดเล็กมาก เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ เครื่องจักรกลที่มีความเที่ยงตรง. เราแบ่งเทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ในปัจจุบันออกเป็นสามระดับตามขนาดของวัสดุที่ผ่านกระบวนการและข้อกำหนดด้านความแม่นยำของการตัดเฉือน:

• ① เทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์สำหรับวัสดุขนาดใหญ่ โดยมีแผ่นหนา (หลายมิลลิเมตรถึงหลายสิบมิลลิเมตร) เป็นวัตถุหลัก และความแม่นยำในการตัดเฉือนโดยทั่วไปอยู่ที่ระดับมิลลิเมตรหรือมิลลิเมตรย่อย
• ② เทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำ โดยมีแผ่นบาง (0.1 ถึง 1.0 มม.) เป็นวัตถุตัดเฉือนหลัก และความแม่นยำในการตัดเฉือนโดยทั่วไปจะอยู่ที่ XNUMX ไมครอน
• ③ เทคโนโลยีการผลิตไมโครเลเซอร์สำหรับฟิล์มต่างๆ ที่มีความหนาน้อยกว่า 100 ไมโครเมตรเป็นวัตถุตัดเฉือนหลัก ความแม่นยำในการตัดเฉือนโดยทั่วไปจะต่ำกว่า 10 ไมครอนหรือระดับต่ำกว่าไมครอน

ต้องสังเกตว่าในอุตสาหกรรมเครื่องจักร ความเที่ยงตรงมักหมายถึงความหยาบผิวเล็กน้อยและความคลาดเคลื่อนเล็กน้อย (รวมถึงตำแหน่ง รูปร่าง ขนาด ฯลฯ) อย่างไรก็ตาม คำว่า "ความแม่นยำ" ในบทความนี้หมายถึงช่องว่างเล็กๆ ในพื้นที่ที่กำลังดำเนินการ ซึ่งหมายความว่าขนาดจำกัดที่สามารถประมวลผลได้มีขนาดเล็ก ในการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์สามประเภทข้างต้น เทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ของชิ้นส่วนขนาดใหญ่ได้เติบโตเต็มที่และระดับของอุตสาหกรรมก็สูงมาก มีการทบทวนวรรณกรรมหลายเรื่องแล้ว เทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ขนาดเล็ก เช่น การตัดแต่งด้วยเลเซอร์ การกัดด้วยเลเซอร์อย่างแม่นยำ เทคโนโลยีการเขียนด้วยเลเซอร์โดยตรงด้วยเลเซอร์ยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม และมีรายงานที่เกี่ยวข้องมากมาย บทความนี้จะเน้นที่เทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำ เพื่อความสะดวก เป้าหมายการตัดเฉือนสำหรับการตัดเฉือนที่มีความเที่ยงตรงที่กล่าวถึงด้านล่างจะจำกัดอยู่ที่แผ่นบาง (0.1-1.0 มม.)

1 . การเปรียบเทียบระหว่างการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำและวิธีการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม

ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยี ประเภทของเทคโนโลยีการตัดเฉือนที่มีความเที่ยงตรงมีมากขึ้นเรื่อยๆ

การตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำมีคุณสมบัติที่สำคัญดังต่อไปนี้:

• ①ขอบเขตของการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำนั้นกว้าง รวมถึงวัสดุที่เป็นโลหะและอโลหะเกือบทั้งหมด ในขณะที่การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าสามารถทำได้เฉพาะวัสดุที่นำไฟฟ้า การตัดเฉือนด้วยแสงเคมีเหมาะสำหรับวัสดุที่กัดกร่อนง่ายเท่านั้น และการตัดเฉือนพลาสม่านั้นยากต่อการประมวลผลวัสดุที่มีจุดหลอมเหลวสูงบางประเภท
• ② มีปัจจัยที่มีอิทธิพลเล็กน้อยต่อคุณภาพของการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำ และความแม่นยำในการตัดเฉือนนั้นสูงและโดยทั่วไปแล้วจะดีกว่าวิธีการตัดเฉือนแบบเดิมทั่วไป
• ③ จากมุมมองของวงจรการตัดเฉือน อิเล็กโทรดเครื่องมือของ EDM ต้องการความแม่นยำสูง การสูญเสียขนาดใหญ่ และรอบการตัดเฉือนที่ยาวนาน การออกแบบแม่พิมพ์แคโทดสำหรับโพรงเครื่องจักรและโปรไฟล์ของเครื่องจักรอิเล็กโทรไลต์มีขนาดใหญ่ และวงจรการผลิตยังยาว ขั้นตอนมีความซับซ้อน การตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำนั้นเรียบง่าย ความกว้างของร่องปรับและควบคุมได้ง่าย ความเร็วในการตัดเฉือนนั้นรวดเร็ว และรอบการตัดเฉือนสั้นกว่าวิธีอื่นๆ
• ④การตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความเที่ยงตรงสูงเป็นการตัดเฉือนแบบไม่สัมผัส โดยไม่มีแรงทางกล เมื่อเทียบกับ EDM และการตัดเฉือนพลาสม่าอาร์ค โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนและการเสียรูปนั้นมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นจึงสามารถประมวลผลชิ้นส่วนที่มีขนาดเล็กมากได้

โดยสรุป เทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำมีข้อดีมากกว่าวิธีการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม และโอกาสในการใช้งานนั้นกว้างมาก

2. ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับอุปกรณ์เครื่องจักรความแม่นยำด้วยเลเซอร์ที่ใช้กันทั่วไป

เลเซอร์ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการตัดเฉือนที่แม่นยำ ได้แก่ เลเซอร์ CO2, เลเซอร์ YAG, เลเซอร์ไอทองแดง, เลเซอร์ excimer และเลเซอร์ CO เป็นต้น สำหรับคุณสมบัติเลเซอร์ โปรดดูรายละเอียดในเอกสารประกอบ 

ในหมู่พวกเขา เลเซอร์ CO2 กำลังสูงและเลเซอร์ YAG กำลังแรงสูงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ขนาดใหญ่ เลเซอร์ไอทองแดงและเลเซอร์ excimer ใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีเลเซอร์ไมโครแมชชีนนิ่ง โดยทั่วไปจะใช้เลเซอร์ YAG ขนาดกลางและกำลังต่ำสำหรับการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ

3. การประยุกต์ใช้เครื่องจักรความแม่นยำเลเซอร์และการพัฒนาของจีนและต่างประเทศ

3.1 สถานะระหว่างประเทศ

3.1.1 การเจาะด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำ

ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยี วิธีการเจาะแบบดั้งเดิมจึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้หลายครั้ง ตัวอย่างเช่น รูขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายสิบไมโครเมตรถูกประมวลผลบนโลหะผสมทังสเตนคาร์ไบด์แบบแข็ง รูลึกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายร้อยไมโครเมตรจะถูกประมวลผลบนสีแดงและแซฟไฟร์ที่แข็งและเปราะ ฯลฯ ซึ่งไม่สามารถทำได้โดยวิธีการตัดเฉือนแบบเดิม ความหนาแน่นของพลังงานในทันทีของลำแสงเลเซอร์สูงถึง 108 W / cm2 ซึ่งสามารถให้ความร้อนกับวัสดุไปยังจุดหลอมเหลวหรือจุดเดือดได้ในเวลาอันสั้นเพื่อให้เกิดการทะลุบนวัสดุข้างต้น เมื่อเทียบกับลำแสงอิเล็กตรอน อิเล็กโทรไลซิส ประกายไฟฟ้า และการเจาะเชิงกล การเจาะด้วยเลเซอร์มีคุณภาพดี ความแม่นยำในการทำซ้ำสูง ความเก่งกาจที่แข็งแกร่ง ประสิทธิภาพสูง ต้นทุนต่ำ และประโยชน์ทางเทคนิคและเศรษฐกิจที่ครอบคลุมอย่างมีนัยสำคัญ การเจาะด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำระดับสากลมาถึงระดับที่สูงมาก บริษัทสวิสใช้เลเซอร์โซลิดสเตตเพื่อเจาะรูในใบพัดกังหันของเครื่องบิน ซึ่งสามารถประมวลผล microholes ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 20 µm ถึง 80 µm และอัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางต่อความลึกสามารถเข้าถึง 1:80 (ดูรูปที่ 1 (a)) . ลำแสงเลเซอร์ยังสามารถประมวลผลรูรูปทรงพิเศษต่างๆ เช่น รูตัน (ดูรูปที่ 1 (b)) และรูสี่เหลี่ยมบนวัสดุที่เปราะบาง เช่น เซรามิก ซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยการตัดเฉือนแบบธรรมดา

3.1.2 การตัดด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำ

เมื่อเทียบกับวิธีการตัดแบบดั้งเดิม ความแม่นยำ ตัดด้วยเลเซอร์ มีข้อดีหลายประการ ตัวอย่างเช่น สามารถทำกรีดแคบได้ แทบไม่มีเศษวัสดุเหลือทิ้ง บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนเพียงเล็กน้อย เสียงตัดต่ำ และสามารถประหยัดวัสดุได้ 15% ถึง 30% เนื่องจากเลเซอร์สร้างแรงกระตุ้นทางกลและแรงกดบนวัสดุที่ตัดแทบไม่ได้ จึงเหมาะสำหรับการตัดวัสดุที่แข็งและเปราะ เช่น แก้ว เซรามิก และเซมิคอนดักเตอร์ นอกจากนี้ เลเซอร์สปอตมีขนาดเล็กและร่องแคบจึงมีความพิเศษ เหมาะสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็ก ชนิดของการตัดที่แม่นยำ บริษัทสวิสแห่งหนึ่งใช้เลเซอร์โซลิดสเตตสำหรับการตัดที่แม่นยำ และความแม่นยำของมิติได้มาถึงระดับที่สูงมาก

การใช้งานทั่วไปของการตัดด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำคือการตัดลายฉลุ SMT ในแผงวงจรพิมพ์ (ดูรูปที่ 2) วิธีการตัดเฉือนแม่แบบ SMT แบบดั้งเดิมคือวิธีการกัดด้วยสารเคมี ข้อเสียที่ร้ายแรงของมันคือ ขนาดจำกัดของการตัดเฉือนต้องไม่น้อยกว่าความหนาของเพลต และวิธีการกัดด้วยสารเคมีมีกระบวนการที่ซับซ้อน รอบการตัดเฉือนที่ยาวนาน และสารกัดกร่อนก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม 

การใช้การตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ไม่เพียงแต่สามารถเอาชนะข้อบกพร่องเหล่านี้ได้ แต่ยังประมวลผลเทมเพลตที่เสร็จแล้วอีกครั้งด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความแม่นยำในการตัดเฉือนและความหนาแน่นของช่องว่างนั้นดีกว่ารุ่นก่อนอย่างมาก (ดูรูปที่ 3) ต่ำกว่าเดิมเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเนื้อหาทางเทคโนโลยีขั้นสูงของอุปกรณ์ทั้งชุดที่ใช้สำหรับการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์และราคาสูง มีเพียงไม่กี่บริษัทในไม่กี่ประเทศ เช่น สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และเยอรมนีเท่านั้นที่สามารถผลิตเครื่องจักรทั้งหมดได้

3.1.3 การเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำ

การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนที่แคบมากและรอยเชื่อมขนาดเล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันสามารถเชื่อมวัสดุที่มีจุดหลอมเหลวสูงและโลหะที่ไม่เหมือนกันได้โดยไม่ต้องใช้วัสดุเพิ่มเติม การใช้เลเซอร์ YAG แบบแข็งในระดับสากลสำหรับการเชื่อมตะเข็บและการเชื่อมแบบจุดได้มาถึงระดับสูงแล้ว นอกจากนี้ ลวดตะกั่วของวงจรพิมพ์ถูกเชื่อมด้วยเลเซอร์ ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้ฟลักซ์ และสามารถลดแรงกระแทกจากความร้อนได้โดยไม่กระทบต่อวงจรพิมพ์ ดังนั้นจึงรับประกันคุณภาพของแม่พิมพ์วงจรรวม (ดูรูปที่ 4) .

3.2 สถานการณ์ปัจจุบันในประเทศจีน

หลังจากกว่า 20 ปีของความพยายาม ในแง่ของเทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำและอุปกรณ์ที่สมบูรณ์ แม้ว่าจีนจะถูกนำมาใช้ในการเขียนด้วยเลเซอร์เซรามิกและการเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ของชิ้นส่วนโลหะขนาดเล็กขนาดเล็ก การเชื่อมตะเข็บและการเชื่อมแบบอัดอากาศ และการทำเครื่องหมาย เป็นต้น 

อย่างไรก็ตาม ในเทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความเที่ยงตรงสูง กระบวนการตัดและแกะสลักแม่แบบวงจรไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่มีเนื้อหาทางเทคนิคสูงและตลาดการใช้งานที่กว้างขวาง รูทะลุ รูบอด และรูรูปทรงพิเศษ ร่องของข้อกำหนดและขนาดต่างๆ บนแผ่นเซรามิกและงานพิมพ์ แผงวงจร การตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำและด้านอื่น ๆ ยังคงอยู่ในขั้นตอนการวิจัยและพัฒนา และไม่มีต้นแบบอุตสาหกรรมที่สอดคล้องกันปรากฏขึ้น 

ผู้ใช้ส่วนใหญ่ในจีนมักใช้เทมเพลตที่นำเข้าหรือค่าคอมมิชชั่นในฮ่องกงและที่อื่นๆ ราคาที่สูงและวงจรระยะยาวส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อวงจรการพัฒนาผลิตภัณฑ์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทระหว่างประเทศขนาดใหญ่เพียงไม่กี่แห่งได้เห็นตลาดที่มีศักยภาพมหาศาลของจีนในอุตสาหกรรมการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง , ได้เริ่มตั้งสาขาในจีนแล้ว อย่างไรก็ตาม ต้นทุนการตัดเฉือนที่สูงทำให้ต้นทุนผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้น และยังทำให้หลายองค์กรไม่สนับสนุนพวกเขา

4. แนวโน้มการพัฒนาและโอกาสของเทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำ

เลเซอร์คุณภาพสูง มีประสิทธิภาพ เสถียร เชื่อถือได้ และราคาถูกเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการส่งเสริมและการใช้เครื่องจักรที่มีความเที่ยงตรงสูง หนึ่งในแนวโน้มการพัฒนาของการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำคือการย่อขนาดระบบการตัดเฉือน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เลเซอร์ที่ปั๊มด้วยไดโอดได้พัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็ว มีข้อดีหลายประการ เช่น ประสิทธิภาพการแปลงสูง เสถียรภาพในการทำงานที่ดี คุณภาพของลำแสงที่ดี และขนาดที่เล็ก มีแนวโน้มว่าจะกลายเป็นเลเซอร์หลักสำหรับการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำในยุคต่อไป

การผสานรวมระบบการตัดเฉือนเป็นอีกแนวโน้มสำคัญในการพัฒนาการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำ จัดระบบและปรับปรุงเทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสำหรับวัสดุต่างๆ พัฒนาซอฟต์แวร์ควบคุมเฉพาะที่เป็นมิตรกับผู้ใช้ซึ่งเหมาะสำหรับการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำ และเสริมด้วยฐานข้อมูลกระบวนการที่เกี่ยวข้อง รวมการควบคุม กระบวนการ และเลเซอร์เพื่อให้ได้แสง การรวมเครื่องจักร ไฟฟ้า และวัสดุเป็นแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในการพัฒนาเครื่องจักรความแม่นยำเลเซอร์

แม้ว่าจีนจะมีช่องว่างขนาดใหญ่กับนานาชาติในแง่ของเทคโนโลยีและอุปกรณ์การตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ หากเรายังคงปรับปรุงคุณภาพลำแสงเลเซอร์และความแม่นยำในการตัดเฉือนตามต้นฉบับ รวมกับการวิจัยเทคโนโลยีการตัดเฉือนวัสดุ เราจะครอบครองความแม่นยำของเลเซอร์ ตลาดเครื่องจักรกลให้มากที่สุด และค่อยๆเจาะเข้าไปในสนามของเลเซอร์ไมโครแมชชีนนิ่งสามารถส่งเสริมการพัฒนาอย่างรวดเร็วของ ตัดด้วยเลเซอร์ เทคโนโลยีและในที่สุดก็ทำให้การตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

ลิงค์บทความนี้： สถานะและโอกาสของเทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำ

คำสั่งพิมพ์ซ้ำ: หากไม่มีคำแนะนำพิเศษ บทความทั้งหมดในเว็บไซต์นี้เป็นต้นฉบับ โปรดระบุแหล่งที่มาของการพิมพ์ซ้ำ:https://www.cncmachiningptj.com/ ขอบคุณ!

PTJ® นำเสนอ Custom Precision . อย่างเต็มรูปแบบ เครื่องจักรกลซีเอ็นซีประเทศจีน บริการ ISO 9001:2015 & AS-9100 ได้รับการรับรอง ความแม่นยำอย่างรวดเร็ว 3, 4 และ 5 แกน เครื่องจักรซีเอ็นซี บริการรวมถึงการกัด การกลึงตามข้อกำหนดของลูกค้า สามารถใช้ชิ้นส่วนโลหะและพลาสติกที่มีความคลาดเคลื่อน +/- 0.005 มม. บริการรอง ได้แก่ CNC และการเจียร, เจาะ,หล่อตาย,แผ่นโลหะ และ การกระแทกให้ต้นแบบ ดำเนินการผลิตเต็มรูปแบบ การสนับสนุนทางเทคนิค และการตรวจสอบเต็มรูปแบบ ให้บริการ ยานยนต์, การบินและอวกาศ, แม่พิมพ์และฟิกซ์เจอร์, ไฟ LED,ทางการแพทย์,จักรยาน และผู้บริโภค อิเล็กทรอนิกส์ อุตสาหกรรม ส่งมอบตรงเวลา บอกเราสักเล็กน้อยเกี่ยวกับงบประมาณของโครงการและเวลาการส่งมอบที่คาดหวัง เราจะวางกลยุทธ์กับคุณเพื่อให้บริการที่คุ้มค่าที่สุดเพื่อช่วยให้คุณบรรลุเป้าหมาย ยินดีต้อนรับที่จะติดต่อเรา ( sales@pintejin.com ) โดยตรงสำหรับโครงการใหม่ของคุณ