宁波材料所五轴超快激光加工系统在可控锥度深

2019-11-03 04:40 来源:未知

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澳门金莎娱乐网站,近日,中国科学院宁波材料与技术工程研究所所属二级所先进制造所的激光与智能能量场团队,采用皮秒激光器结合五轴运动系统解决了难加工材料可控锥度的深小孔加工难题。

激光加工行业对玻璃和类似材料的精密无锥度打孔的需求日益增长。美国AdValue Photonics公司生产的光纤激光器,能为芯片尺寸小于20 μm的透明玻璃材料进行高速无锥度打孔,从而提供了一种此前认为不可能实现的经济高效的解决方案。

硬脆材料或高熔点难加工材料凭借优异的材料性能,在工业领域应用广泛。发动机、水刀等工业产品中的喷油嘴、水射流喷嘴的功能结构,都需要在硬脆性或高熔点的难加工材料上加工大深径比小孔,常规的机械加工方法、电加工方法难以控制小孔加工锥度,很难在硬脆、绝缘材料上加工出孔径小于0.1mm的小孔。在实现正锥度、反锥度和零锥度等效果方面,激光加工方式具有显著优势。

传统的激光打孔工艺通常会导致锥形孔的形成,因此需要使用一系列5轴光束转向系统,通过动态调整激光束的入射角度,使其与打孔动作同步,从而实现锥度最小化。然而,这些系统价格昂贵,同时还难以调整和维护。

中国科学院宁波材料与技术工程研究所所属二级所先进制造所的激光与智能能量场团队采用皮秒激光器结合五轴运动系统解决了难加工材料可控锥度的深小孔加工难题。皮秒激光器输出Φ0.03——Φ0.05mm的光斑,功率密度可达1012W/cm2,能在陶瓷及高温合金材料上加工Φ0.05mm——Φ0.5mm可控锥度的深小孔。

在透明材料中,可以通过传统的振镜扫描头实现无锥度工艺。传统上,这种工艺使用了脉冲持续时间为几十纳秒的绿光二极管泵浦固体激光器,导致芯片尺寸超过120 μm。对于芯片尺寸小于20μm的工艺而言,则需要皮秒激光器;与此同时,无锥度工艺则要求最初为绿光DPSS激光器开发的相同工艺。

图1 可控锥度深小孔激光加工系统

AdValue采用EVERESTpico 1μm激光器,以1 MHz的重复频率和M2 = 1.3、50皮秒的脉冲持续时间、50μJ的脉冲能量,通常在玻璃和蓝宝石材料中能高速实现芯片尺寸小于20 μm的无锥度打孔。

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