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激光加工技术在工业领域中的应用

发布时间:2020-05-26 来源:元禄光电

激光切割:利用高能量密度的激光束作为“切割刀具”对材料进行热切割的一种材料加工方法。特点是利用能量密度极高的激光束照射工件切割部位,使其材料瞬间熔化或蒸发,并在冲击波作用下将熔融物质喷射出去。

激光切割技术

激光焊接:对于具有共熔性的同种或异种金属,在激光照射下,由于吸收光能,使局部温度迅速升高,在功率密度恰当时,局部被照射部分的金属达到熔点,但不发生汽化,待熔化金属冷却后,两部分材料就焊接在一起,这是一种很直接简便的焊接方法。

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激光焊接技术

激光打标:利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记的一种打标方法。聚焦后的极细的激光光束如同刀具,可将物体表面材料逐点去除。

激光打标技术

激光清洗:一种新型激光表面处理技术。它是利用高能激光束照射工件表面,使表面的污物、锈斑、或涂层发生瞬间蒸发或剥离,高速有效地清除对象表面附着物或表面涂层,从而达到清洁材料表面的工艺过程。

激光清洗技术

激光淬火:指用高功率密度的激光束快速扫描工件,在其表面极薄一层的区域内,温度以极快速度上升到奥氏体化温度(高于相变点而低于熔化温度),而工件基体温度基本保持不变。当激光束移开时,由于热传导的作用,处于冷态的基体使其迅速冷却得到马氏体组织实现自冷淬火,进而实现工件表面相变硬化。

激光淬火技术

光刻技术:是用平面技术制造集成电路时,借助于光在衬底硅的氧化层上刻出所需要的图形的技术。光刻技术是集成电路工艺中的关键技术。激光光刻可以分为激光投影式光刻和激光无掩膜光刻技术。传统的激光投影式光刻技术是基于光学曝光法,其曝光技术最终制约着光刻工艺的分辨率。激光无掩膜光刻技术是利用激光束在基体的表面直接进行微纳(微米或纳米)图形的制备。 这种技术是直写式无接触的加工技术, 因而无需传统曝光辐射式的光掩膜以及纳米压印接触式的模板, 也避免了接触时出现的摩擦、粘附污染等问题。

光刻技术

使用激光投影式光刻技术时,光束经过光学器件系统聚焦、投影到掩膜上,经过掩膜达到光刻胶膜面实现曝光,但是光学投影系统的分辨率受到衍射的限制。激光在材料上的作用区域大小与材料的吸收系数、导热系数以及激光脉冲的能量和持续时间有关,通过选择合适的材料、优化加工参数,可以将激光的有效作用点大小控制到小于微米的量级,实现激光无掩膜光刻。

 

根据制备纳米图形原理的不同,典型的激光无掩膜光刻技术有激光近场扫描光刻、干涉光刻、非线性光刻以及激光热刻蚀和微透镜阵列光刻等。激光近场扫描光刻可以克服衍射极限的限制,实现超分辨的效果。激光干涉光刻可以实现大面积高效制备纳米图形,利用两束相干光形成的平行驻波图形对光刻胶实行曝光。激光非线性光刻是利用材料的非线性吸收特性,突破衍射极限的限制,实现高的分辨率。激光热刻蚀是基于材料吸收光子后产生的热效应引发材料的物理化学性质发生变化,如相变和化学断键等,从而使得激光辐照区域和非辐照区域在特定的显影剂有不同的抗蚀性,经显影后留下图形结构。

 

激光照排:是用激光光束对感光材料进行扫描曝光以获得文字版面。所谓激光照排技术,就是将文字通过计算机分解为点阵,然后控制激光在感光底片上扫描,用曝光点的点阵组成文字和图像。

 

工业显微技术广泛地应用于工业检测、工业探伤、精密测控、自动生产线等领域。通常人眼无法快速、连续、稳定地完成这些带有高度重复性和准确性要求的工作,由此人们开始考虑利用光电成像系统采集这些被测或被控目标的图像,产生了机器视觉的概念。机器视觉系统又称工业视觉系统,其原理是:将产品或区域进行成像,然后根据其图像信息用专用的图像处理软件进行处理,根据处理结果,软件能自动判断产品的位置、尺寸、外观信息,并根据人为预先设定的标准进行自动运算,自动匹配,自动判别,自动确定是否合格,输出其判断信息给执行机构,并能进行结果分类和自动纠正。前沿机器视觉技术是测控合一的,属于机器人技术地带,具有高智能和高效能特征。

 


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