光纖激光器用于顯微機械加工

發(fā)布時間：2012-07-19 | 來源：星鴻藝激光焊接運營部 | 分享：

光纖激光器用于顯微機械加工,應用于顯微機械加工 ,對于需要優(yōu)異模質量和高聚焦性能來實現(xiàn)小形體尺寸的顯微機械加工工藝，這些新型激光器能夠實現(xiàn)商業(yè)應用。多年來，脈沖 Nd:YAG激光一直是金屬精密切割、精細焊接和鉆孔的首選。在1微米波長附近，與同等二氧化碳激光器相比，其聚焦光學鏡更小，更簡單，光纖激光打標機而且可以實現(xiàn)更小的光點尺寸。超精密顯微機械加工對更高效、小巧、高光束質量激光器的需求推動了光纖激光器開發(fā)工作的快速增長。這些激光器在IR光譜區(qū)附近工作，與傳統(tǒng)激光相比具有多種優(yōu)勢，而且在實現(xiàn)新的顯微機械加工應用方面具有更大潛力。
  醫(yī)療行業(yè)是激光微切割最重要的應用領域之一，光纖激光正在逐步替代脈沖燈泵Nd:YAG激光。由于以下兩個基本原因，醫(yī)療設備一般很小：一是它們通常需要安裝到狹小區(qū)域；二是其制作材料昂貴，減少尺寸也就是降低成本。能夠在僅有幾微米區(qū)域工作的激光器是精巧、昂貴設備的理想解決方案。醫(yī)療設備行業(yè)對微切割需求最強烈的應用可能是支架切割。支架是一種永久插入動脈的纖細、格狀金屬管。其有助于擴張動脈，疏通血流。這種插入到患病冠狀動脈中的圓柱形金屬支架，能使血液恢復充分流通。支架所用材料包括316L不銹鋼或鎳鈦合金（形狀記憶合金）。管的典型直徑為1～10毫米，壁厚約 100微米。關鍵是切口寬度要小（20～30微米），這就要求光纖激光器需提供較高的光束質量與激光功率穩(wěn)定性。激光切割(laser cutting)必須具有較高的表面質量，較小的熱影響區(qū)域，而且無殘渣。圖2是經過切割與超聲波清洗器清洗后的典型支架SEM顯微圖。利用100W光纖激光器可以實現(xiàn)超高輪廓精度（<5微米）的無殘渣切割（寬度為20微米）。采用單模激光輸出以及氮氣輔助氣體，切割厚度為0.5毫米的316L不銹鋼的典型速度大約為 5米／分鐘。氧氣和氮氣之間的不銹鋼切割速度對比圖。相關切割數據來自GSI 100W單模光纖激光器。
 光纖激光器也是SMT模板制作的理想選擇。可以在厚度為250～500微米的不銹鋼中制作各種形狀的精密輪廓。
  除了適用于黑色金屬和非金屬薄片，光纖激光器在切割厚的多晶硅（硅片）方面也頗具優(yōu)勢。多晶硅材料非常脆，在激光切割(laser cutting)過程中極易破裂。迄今，脈沖燈泵Nd:YAG已經成功用于切割此類材料。最初采用單模100W光纖激光器在 GSI上進行的切割實驗在切割速度、切割邊角質量和細裂紋（長度約10～15微米）方面取得了非常令人振奮的成果。這和采用脈沖Nd:YAG激光源十分接近，只是因為條紋比Nd:YAG激光器差幾個數量級，從而在邊緣質量方面僅稍遜一些。

上一頁： 光纖激光設備用于微焊接和機械加工
下一頁： 振鏡掃描激光點焊機