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激光切割設(shè)備在陶瓷切割、鉆孔中應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2018-08-10 來(lái)源:元祿光電

陶瓷是一種高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性、耐氧化的功能材料,特點(diǎn)是硬度高、剛度高、強(qiáng)度高、無(wú)塑性、熱穩(wěn)定性高、化學(xué)穩(wěn)定性高等,同時(shí)也是良好的絕緣體,常常用于軍工、航空航天、高端PCB等領(lǐng)域中。

 

在軍工、航空航天、3C行業(yè)中應(yīng)用的陶瓷主要為氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、金屬陶瓷、氮化物陶瓷等,具有特殊的力學(xué)、光、聲、電、磁、熱等特性。

 

陶瓷材料的功能特點(diǎn)和性能特點(diǎn),在加工過(guò)程中的要求精度高、加工效果好、速度快,使得加工難度提升。傳統(tǒng)的加工方式主要是通過(guò)CNC機(jī)械加工,速度較慢,精度低,這種方式已經(jīng)越來(lái)越不適合在精密度要求更高的條件下使用。在這樣的前提條件下,激光切割技術(shù)的不斷突破在陶瓷切割、劃片、鉆孔中的應(yīng)用逐漸取得話語(yǔ)權(quán)。

 

陶瓷激光切割的優(yōu)勢(shì)

陶瓷激光切割的優(yōu)點(diǎn)在于非接觸加工方式,不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力,激光光斑小,這就意味著切割的精度高。對(duì)比CNC加工模式,加工過(guò)程中與材料有接觸,要保證精度就會(huì)要降低加工速度,這也是激光切割加工模式的精度和效率高的體現(xiàn),機(jī)械版的沒(méi)有對(duì)比就沒(méi)有傷害。

 

陶瓷激光切割的劣勢(shì)

激光切割加工的劣勢(shì)相比較而言也非常明顯,一般來(lái)說(shuō)常規(guī)的電子陶瓷材料的厚度普遍在3mm以下,這也是大部分激光切割加工陶瓷材料的極限,并不是說(shuō)激光加工不能切割更厚的厚度,而是加工過(guò)程中的速度不如CNC加工,加工的效果也不如CNC,邊緣會(huì)有發(fā)黑現(xiàn)象。尤其是氧化鋯陶瓷切割過(guò)程中超過(guò)3mm局部會(huì)有崩邊,切割發(fā)黑嚴(yán)重。

 

陶瓷激光切割機(jī)的種類

目前的激光切割市場(chǎng)上能夠切割陶瓷的設(shè)備有紫外激光切割機(jī)、可調(diào)脈寬紅外激光切割機(jī)、皮秒激光切割機(jī)和CO2激光切割機(jī),以元祿光電為例,主要采用進(jìn)口紫外激光切割機(jī)、皮秒激光切割機(jī)和QCW紅外激光切割機(jī)加工陶瓷,兩種設(shè)備分別對(duì)應(yīng)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進(jìn)口激光器,功率8-20W可選切割陶瓷,主要針對(duì)1mm以下陶瓷材料的加工,特別適合于軟陶瓷加工,如氯化鈉陶瓷切割、氯化鎂陶瓷切割,這種軟陶瓷材料可根據(jù)功率的不同切割6mm以下陶瓷材料。而對(duì)于氧化鋁、氮化鋁、碳化鋁等材料而言,紫外激光切割設(shè)備只適合于1mm以下切割,超過(guò)一定厚度速度較慢。

 

另外,紫外激光切割機(jī)在切割較厚陶瓷或者鉆孔過(guò)程中會(huì)有一定的錐度,且對(duì)于氧化鋯和氧化鈹材料而言,會(huì)有一定程度的發(fā)黑。

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氯化鈉軟陶瓷紫外激光切割樣例

 

2.QCW陶瓷激光切割機(jī)

QCW陶瓷激光切割機(jī)根據(jù)激光器的分類可分為單模激光器和多模激光器,根據(jù)切割的需求配置,一般來(lái)說(shuō)單模激光器的切割效果更好,但是也更貴。

 

QCW陶瓷激光切割機(jī)的主要切割厚度為3mm以下材料,適用于氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、氧化玻、氮化硅、碳化硅、氧化硼、氮化硼等陶瓷材料切割,同時(shí)也可以加工硅片、不銹鋼、鋁、銅、鈦、合金、碳鋼等材料。

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1.2mm氧化鋁陶瓷激光切割

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0.6mm陶瓷PCB激光切割

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陶瓷激光鉆孔

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硅片激光切割

 

3.皮秒激光切割陶瓷

皮秒切割陶瓷材料的優(yōu)勢(shì)在于脈寬段,在1ps的單位時(shí)間內(nèi)的瞬間功率大,可以穿透材料表面形成切割,由于時(shí)間短,對(duì)材料的接觸能量影響非常小,也就意味著切割質(zhì)量好,相比較于目前市場(chǎng)上的其他光源,切割質(zhì)量最為理想,且切割速度更快,缺點(diǎn)在于他的價(jià)格昂貴,基本上只能采用進(jìn)口激光器。

 

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1.7mm氧化鋯陶瓷皮秒激光切割

陶瓷材料的功能特性決定了他的使用優(yōu)勢(shì)和范圍,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,陶瓷材料應(yīng)用也越來(lái)越廣泛,價(jià)格也越來(lái)越便宜,不管是原材料制作還是加工的技術(shù)更加成熟,今后的發(fā)展也會(huì)是一種主流方向,而其中陶瓷激光切割機(jī)扮演的角色不可或缺。

 

推薦設(shè)備——陶瓷激光切割、鉆孔機(jī)

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