與傳統(tǒng)激光加工方法相比,飛秒激光加工具有以下優(yōu)點:高精度:飛秒激光器能夠產(chǎn)生極短的脈沖,使得加工過程中的能量傳輸更加精確,因此可以實現(xiàn)非常精細的切割線條和小尺寸的孔徑。低熱影響:由于飛秒激光脈沖的極短時間尺度,加工過程中的熱影響區(qū)域極小,幾乎可以忽略不計。這樣就可以避免氮化硅等材料發(fā)生熱應(yīng)力導致的裂紋或變形問題,保證加工質(zhì)量。高加工效率:飛秒激光器的高能量密度使得加工速度相對較快,可以在短時間內(nèi)完成復雜的切割和打孔任務(wù)。這提高了生產(chǎn)效率并降低了加工成本。適用性廣:飛秒激光加工技術(shù)不僅適用于氮化硅,還可以用于其他高硬度、脆性或熱敏感的材料,如玻璃、陶瓷和聚合物等。無需后加工:由于飛秒激光加工過程中幾乎沒有產(chǎn)生熱影響區(qū)域,因此通常不需要進行額外的表面處理或后加工步驟,從而節(jié)省了時間和成本。飛秒激光鉆孔尤其擅長加工?0.2以下的微孔。上海超快飛秒激光覆膜貼合工具
飛秒激光是一種激光技術(shù),其脈沖時間極短,一般在飛秒(即百萬億分之一秒)量級。這種極短的脈沖時間使得飛秒激光在材料加工領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢,尤其在對材料進行精細加工時表現(xiàn)突出。利用飛秒激光對碳化硅進行打孔和切割可以實現(xiàn)精密、高效的加工。由于飛秒激光的脈沖時間極短,它可以在幾乎不引起熱損傷的情況下加工材料,從而避免了碳化硅等難加工材料常見的裂紋和變形問題。同時,飛秒激光加工的高精度和高靈活性也使得它成為對碳化硅進行微細加工的理想選擇。飛秒激光加工碳化硅的關(guān)鍵是選擇合適的激光參數(shù)(例如激光功率、脈沖頻率、聚焦方式等),以及適當?shù)墓に嚳刂疲ɡ鐨怏w保護、加工速度等),以確保實現(xiàn)所需的加工質(zhì)量和精度。此外,后續(xù)的表面處理也可能是必要的,以去除可能形成的氧化物或殘留物,并使加工表面達到所需的光滑度和質(zhì)量。上海超快飛秒激光覆膜貼合工具飛秒激光鉆孔是一種使用高功率相干激光束快速加熱材料以產(chǎn)生汽化現(xiàn)象并加工孔的技術(shù)。
飛秒激光作用于金屬和非金屬加工時原理完全不同,金屬表面存在大量的自由電子,當激光照射金屬表面時,自由電子會瞬間被加熱,數(shù)十飛秒內(nèi)讓電子電子發(fā)生碰撞,自由電子將能量傳道給晶格,形成開孔。但由于自由電子碰撞的能量要比離子小的多,所以傳導能量需要較長時間,但目前該難題已被我國科學家攻克。在飛秒激光作用于非金屬材料時,由于材料表面自由電子較少,激光照射時先要使得材料表面電離,進而產(chǎn)生自由電子,剩下的環(huán)節(jié)與金屬材料一致。飛秒激光加工微孔時,在初級階段先形成一個小坑,隨著脈沖數(shù)量的增多,坑深度不斷增加,但隨著深度的增加,坑底的碎屑飛出的難度也越來越大,導致激光向底部傳播的能量越來越少,*終達到深度不可增加的飽和狀態(tài),即打完一個微孔。
激光打孔工藝可分為長脈沖(ms級)和短脈沖(ns、ps、fs級)激光工藝,注意脈沖寬度是個時間單位,不是長度單位,其中ps皮秒激光和fs飛秒激光也被行業(yè)內(nèi)叫做超快激光。兩種工藝相比各有優(yōu)缺點,同樣是氣化材料加工小孔,前者因為其單個脈沖照射時間更長,能提供更多能量快速去除材料,相當于大刀闊斧效率高;后者能量細小峰值功率高,可瞬間氣化微量材料,素有冷加工的美譽,相當于小刀精啄,幾乎沒有重熔層,表面質(zhì)量更好,專業(yè)一點講就是超快激光由于脈沖持續(xù)時間遠小于材料中受激電子通過轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化等形式的能量釋放時間,只需考慮電子吸收入射光子的激發(fā)和儲能過程,加上高達TW(10^12W)級的峰值功率,能量在只有幾個納米厚度內(nèi)迅速聚集,瞬間產(chǎn)生的超高電子溫度值遠超材料汽化溫度,材料直接從固態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài),在表面形成高密度、超熱、高壓的等離子體狀態(tài),實現(xiàn)非熱熔性加工。指紋識別模組在手機上的應(yīng)用帶動了飛秒激光設(shè)備的采購。
飛秒激光鉆孔技術(shù)還可被運用于核聚變上,核聚變中的點火靶球具有充氣微孔,只有微孔的數(shù)量多、精度高才能保證聚變反應(yīng)的控制精度,而飛秒激光加工技術(shù)恰好能滿足這一要求。近年來飛秒激光鉆孔技術(shù)還被運用到透明材料內(nèi)部的三維微孔加工中,這種制造技術(shù)將有利于制造飛機、坦克、艦艇上使用的光電傳感器設(shè)備。加工方法一般是通過液體輔助,在透明材料表面直接燒蝕成孔,讓液體將碎屑去除,這樣的方法可以達到更高的鉆孔深度。飛秒激光技術(shù)的發(fā)展能更好地推動我國對核能領(lǐng)域的進一步探索。我們一直使用激光切割鉆石,用于生產(chǎn)鉆石唱片針。我們還使用激光加工藍寶石、紅寶石和陶瓷上的細孔。上海超快飛秒激光覆膜貼合工具
利用飛秒激光在合適的工藝參數(shù)下能加工出重鑄層和微裂紋極少的高質(zhì)量微孔。上海超快飛秒激光覆膜貼合工具
飛秒激光加工技術(shù)具有以下特點:高精度:飛秒激光加工具有極高的加工精度,能夠?qū)崿F(xiàn)微納米級別的加工。非接觸加工:激光加工是一種非接觸加工技術(shù),可以避免材料表面的污染和損傷。適用性廣:飛秒激光加工技術(shù)適用于多種材料,包括金屬、陶瓷、玻璃等。靈活性:可以通過調(diào)整激光參數(shù)和加工路徑來實現(xiàn)對不同形狀和尺寸的加工。低熱影響區(qū):由于加工時間極短,熱影響區(qū)非常小,可以減少或避免材料的熱損傷。對于金屬纖維薄片的加工,飛秒激光微納加工技術(shù)可以實現(xiàn)精確的切割、微孔加工、表面微結(jié)構(gòu)刻蝕等。這種技術(shù)在微電子器件、光學器件、生物醫(yī)學器件等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。上海超快飛秒激光覆膜貼合工具