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激光切割设备在陶瓷切割、钻孔中应用

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陶瓷是一种高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化的功能材料,特点是硬度高、刚度高、强度高、无塑性、热稳定性高、化学稳定性高等,同时也是良好的绝缘体,常常用于军工、航空航

  陶瓷是一种高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化的功能材料,特点是硬度高、刚度高、强度高、无塑性、热稳定性高、化学稳定性高等,同时也是良好的绝缘体,常常用于军工、航空航天、高端PCB等领域中。

  在军工、航空航天、3C行业中应用的陶瓷主要为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷、氮化物陶瓷等,具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等特性。

  陶瓷材料的功能特点和性能特点,在加工过程中的要求精度高、加工效果好、速度快,使得加工难度提升。传统的加工方式主要是通过CNC机械加工,速度较慢,精度低,这种方式已经越来越不适合在精密度要求更高的条件下使用。在这样的前提条件下,激光切割技术的不断突破在陶瓷切割、划片、钻孔中的应用逐渐取得话语权。

  陶瓷激光切割的优势陶瓷激光切割的优点在于非接触加工方式,不会产生应力,激光光斑小,这就意味着切割的精度高。对比CNC加工模式,加工过程中与材料有接触,要保证精度就会要降低加工速度,这也是激光切割加工模式的精度和效率高的体现,机械版的没有对比就没有伤害。

  陶瓷激光切割的劣势激光切割加工的劣势相比较而言也非常明显,一般来说常规的电子陶瓷材料的厚度普遍在3mm以下,这也是大部分激光切割加工陶瓷材料的极限,并不是说激光加工不能切割更厚的厚度,而是加工过程中的速度不如CNC加工,加工的效果也不如CNC,边缘会有发黑现象。尤其是氧化锆陶瓷切割过程中超过3mm局部会有崩边,切割发黑严重。

  陶瓷激光切割机的种类目前的激光切割市场上能够切割陶瓷的设备有紫外激光切割机、可调脉宽红外激光切割机、皮秒激光切割机和CO2激光切割机,以元禄光电为例,主要采用进口紫外激光切割机、皮秒激光切割机和QCW红外激光切割机加工陶瓷,两种设备分别对应不同材料和厚度的陶瓷加工件。

  1.紫外激光切割陶瓷采用AOC或者SP进口激光器,功率8-20W可选切割陶瓷,主要针对1mm以下陶瓷材料的加工,特别适合于软陶瓷加工,如氯化钠陶瓷切割、氯化镁陶瓷切割,这种软陶瓷材料可根据功率的不同切割6mm以下陶瓷材料。而对于氧化铝、氮化铝、碳化铝等材料而言,紫外激光切割设备只适合于1mm以下切割,超过一定厚度速度较慢。

  另外,紫外激光切割机在切割较厚陶瓷或者钻孔过程中会有一定的锥度,且对于氧化锆和氧化铍材料而言,会有一定程度的发黑。

  2.QCW陶瓷激光切割机QCW陶瓷激光切割机根据激光器的分类可分为单模激光器和多模激光器,根据切割的需求配置,一般来说单模激光器的切割效果更好,但是也更贵。

  QCW陶瓷激光切割机的主要切割厚度为3mm以下材料,适用于氧化铝、氮化铝、氧化锆、氧化玻、氮化硅、碳化硅、氧化硼、氮化硼等陶瓷材料切割,同时也可以加工硅片、不锈钢、铝、铜、钛、合金、碳钢等材料。

  3.皮秒激光切割陶瓷皮秒切割陶瓷材料的优势在于脉宽段,在1ps的单位时间内的瞬间功率大,可以穿透材料表面形成切割,由于时间短,对材料的接触能量影响非常小,也就意味着切割质量好,相比较于目前市场上的其他光源,切割质量最为理想,且切割速度更快,缺点在于他的价格昂贵,基本上只能采用进口激光器。

  陶瓷材料的功能特性决定了他的使用优势和范围,随着技术的不断发展,陶瓷材料应用也越来越广泛,价格也越来越便宜,不管是原材料制作还是加工的技术更加成熟,今后的发展也会是一种主流方向,而其中陶瓷激光切割机扮演的角色不可或缺。

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