激光和水的結(jié)合-水刀激光切割技術(shù)

  水刀引導(dǎo)式激光器是激光器技術(shù)和水流技術(shù)的混合技術(shù)。在這個(gè)獨(dú)y無(wú)二的激光切割工藝中，一個(gè)纖幼線狀水刀被用作光波導(dǎo)，以使高功率激光射在工件上。與傳統(tǒng)激光切割工藝相比，這種方法的主要優(yōu)勢(shì)在于：（1）平行的側(cè)壁；（2）工件的低熱量輸入，歸功于工件在激光脈沖之間的冷卻恰好發(fā)生在它之前被加熱的位置；（3）熔融金屬及時(shí)排出，歸功于水刀的高動(dòng)量。相比與鋸切，這種技術(shù)切割金屬可以達(dá)到無(wú)毛刺效果，施加在工件上的機(jī)械壓力也小得多。  

水刀引導(dǎo)激光切割系統(tǒng)的圖示見圖1，其中使用的水刀是5至50兆帕的純?nèi)ルx子水和過濾水。噴嘴是由藍(lán)寶石或鉆石制成，以確保能夠產(chǎn)生長(zhǎng)而穩(wěn)定的水刀。激光束，通過光纖由激光器傳出，被校準(zhǔn)，經(jīng)過擴(kuò)束器，然后集中穿過一個(gè)石英窗口，進(jìn)入噴嘴。耦合單元和平常的光纖耦合單元類似，只除了噴嘴里的光亮度分布是平頂?shù)?，而且沒有高斯分布。當(dāng)激光進(jìn)入水刀中，光在空氣和水的接口處發(fā)生完全內(nèi)反。  

在切割過程中，工件被固定在一個(gè)CNC工作臺(tái)上，在水刀引導(dǎo)的激光束下朝著一個(gè)方向移動(dòng)。光頭沿著與之垂直的方向移動(dòng)，只有在為了適應(yīng)不同水壓下的不同噴嘴尺寸的各種工作距離時(shí)，才有必要變動(dòng)工作臺(tái)和工件之間的距離。在切割過程中不會(huì)變動(dòng)。  

五年多以來(lái)，這一工具已經(jīng)在很多加工方面得到應(yīng)用。在這期間，與傳統(tǒng)激光切割技術(shù)相比，LMJ水刀引導(dǎo)激光器在工業(yè)應(yīng)用方面顯示出各種各樣的優(yōu)勢(shì)。  

通常，LMJ技術(shù)使用固體Nd:YAG紅外激光器（1064nm,50-200W）。紅外水刀引導(dǎo)激光器應(yīng)用在硅、陶瓷和硬金屬、立方氮化硼、錳鋅系磁芯以及金屬薄膜上有很高的效率。使用這一類型的激光器可獲得優(yōu)于磨鋸方法8倍的切割速度。LMJ系統(tǒng)在諸如GaAs、GaN以及銅這樣的脆而難以機(jī)械加工的材料上具有很高的效率。

   這些材料對(duì)于去離子水的接觸不敏感。所有的半導(dǎo)體產(chǎn)品都是通過平版印刷以及濕蝕刻加工生產(chǎn)的，并且經(jīng)常和去離子水以及含水的方法接觸。所以在這些材料的切割過程中，水的參與是完全可以的。  

   因?yàn)榫G光（532nm）的吸收系數(shù)比紅外光稍少，我們做了一個(gè)試驗(yàn)，用200W的綠光激光器，看看在獲得和紅外激光器相同的切割質(zhì)量的情況下是否能夠得到更快的速度。結(jié)果是正面的，200W的綠光激光器完全可以輕易得到更高的速度，特別在半導(dǎo)體工業(yè)，水刀激光器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)能夠轉(zhuǎn)化為無(wú)碎片、無(wú)毛刺以及無(wú)破損角，甚至像75微米的芯片那么薄也沒問題。  

   迄今為止，這項(xiàng)技術(shù)僅僅使用了紅外和綠光激光器。從而材料適用的范圍限制在對(duì)這些波長(zhǎng)有充足吸收率的材料中。所以，切割透明材料（玻璃、鉆石、藍(lán)寶石、透明聚合物）是很難的，甚至是不可能的。紫外光在透明材料中有更好的吸收率，所以一個(gè)適用紫外激光的設(shè)想在微噴射技術(shù)領(lǐng)域被提出。  

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光纖激光打標(biāo)機(jī)在3C電子領(lǐng)域表現(xiàn)突出

      3C產(chǎn)品給我們生活帶來(lái)了深遠(yuǎn)的影響，豐富了我們的生活，為我們提供了信息和便利。3C產(chǎn)品包括電腦、平板電腦、移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)等等。隨著科技的發(fā)展,3C產(chǎn)品作為流行性消費(fèi)品的電子產(chǎn)品，在造型以及功能上面越來(lái)越多樣化。越來(lái)越多的企業(yè)為了更加有效的突出產(chǎn)品的效果以及獨(dú)特的造型，需要不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，將現(xiàn)在的眾多先進(jìn)技術(shù)融入到現(xiàn)在的3C領(lǐng)域中。其中產(chǎn)品標(biāo)識(shí)就需要采用激光標(biāo)記了。

      由于3C產(chǎn)品的整體外觀細(xì)小，加工精度要求較高，所以現(xiàn)在的3C企業(yè)不得不將目光投向現(xiàn)在的激光加工領(lǐng)域。由于激光加工熱影響區(qū)域小，加工精細(xì)，加工速度快，可以使常規(guī)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的工藝輕松實(shí)現(xiàn)，從而使得它備受3C企業(yè)的青睞。目前激光打標(biāo)已經(jīng)在3C行業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，特別是隨著現(xiàn)在光纖激光標(biāo)記技術(shù)的走向成熟，使得光纖激光打標(biāo)機(jī)在現(xiàn)在3C領(lǐng)域的表現(xiàn)也是越來(lái)越突出，優(yōu)異的性能優(yōu)勢(shì)正在逐漸成為現(xiàn)在3C行業(yè)標(biāo)記加工的重要方式。

光纖激光打標(biāo)機(jī)的優(yōu)勢(shì)：

1、廣泛適用于各類金屬與非金屬材料的精細(xì)標(biāo)記。特別適用于手機(jī)、電腦、消費(fèi)類電子產(chǎn)品配件的外表面精細(xì)標(biāo)記。

2、光電轉(zhuǎn)換效率高，低運(yùn)行成本

3、實(shí)現(xiàn)高速標(biāo)記

4、激光器使用壽命長(zhǎng)、免維護(hù)、無(wú)耗材，確保低維護(hù)與運(yùn)行成本

5、一體化設(shè)計(jì)，也使得光纖激光標(biāo)記設(shè)備操作更加靈活方便，占地面積更小，更有利于企業(yè)的加工生產(chǎn)。

6、擁有極高的精密性以及可靠性

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醫(yī)療器械產(chǎn)品采用激光打標(biāo)機(jī)進(jìn)行標(biāo)記分析

     醫(yī)療產(chǎn)品為我們的健康保駕護(hù)航，由于醫(yī)療產(chǎn)品的其特殊性，醫(yī)療產(chǎn)品有著嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，非常注重加工過程中的衛(wèi)生安全，所以醫(yī)療產(chǎn)品的標(biāo)記要求非常高。傳統(tǒng)的噴涂標(biāo)記方式常因涂料含致毒和污染環(huán)境有害物質(zhì)，而往往不能被用來(lái)進(jìn)行標(biāo)記。

      所以，在醫(yī)療行業(yè)，激光打標(biāo)也成為首x的標(biāo)識(shí)方法，激光標(biāo)記利用高能量密度的激光對(duì)工件進(jìn)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y久性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法。同時(shí)加工的過程中，不需要接觸加工物品表面，沒有機(jī)械擠壓和機(jī)械效應(yīng)，無(wú)切削力、熱影響小，保證了醫(yī)療產(chǎn)品的原有精度。同時(shí)適用范圍廣，可以對(duì)絕大多數(shù)的金屬材料與非金屬進(jìn)行標(biāo)記，而且標(biāo)記持久，不容易磨損，這就極大的滿足了現(xiàn)在醫(yī)療產(chǎn)品材料特殊性的標(biāo)記需要。

     目前隨著現(xiàn)在激光打標(biāo)機(jī)種類和類型的不斷完善，激光標(biāo)記設(shè)備在現(xiàn)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用也更加深入。無(wú)論是在加工的精度、標(biāo)記的效果，還是制造成本上面，激光標(biāo)記都有著傳統(tǒng)加工方式所無(wú)法媲美的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樗_保了標(biāo)記的高質(zhì)量和高精密度，保證了系統(tǒng)的可靠性以及極j的重復(fù)精度。同時(shí)激光能標(biāo)記何種信息，僅與計(jì)算機(jī)里設(shè)計(jì)的內(nèi)容相關(guān)，只要利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出圖形的打樣稿，激光標(biāo)記設(shè)備就能按著這個(gè)設(shè)計(jì)的圖形進(jìn)行識(shí)別標(biāo)記，將這個(gè)標(biāo)記信息準(zhǔn)確的標(biāo)記在醫(yī)療產(chǎn)品上面。

      激光標(biāo)記技術(shù)相比于原來(lái)傳統(tǒng)的醫(yī)療標(biāo)記方式，不僅操作更加靈活，而且可靠性更高、創(chuàng)造空間更大。，但是隨著現(xiàn)在醫(yī)療領(lǐng)域新型技術(shù)的不斷創(chuàng)新或敏感材料的不斷變化，激光打標(biāo)技術(shù)也不能止步不前，需要不斷創(chuàng)新與改進(jìn)，才能更好適應(yīng)醫(yī)療領(lǐng)域的需求，才能更加貼近醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展需要，才能使激光技術(shù)更好的助力現(xiàn)在的醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展。

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