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激光切割材料有两种实现方式

作者: 郑州百维 时间:2017-07-12 来源:百维激光
摘要:激光切割材料有两种实现方式, 一种是光化学原理 , 利用激光单光子能量达到或超过材料化学键键能,通过打断材料某些化学键来实现切割,上述紫外激光切割 PI覆盖膜则用的是这种...

激光切割材料有两种实现方式, 一种是光化学原理, 利用激光单光子能量达到或超过材料化学键键能,通过打断材料某些化学键来实现切割,上述紫外激光切割 PI覆盖膜则用的是这种原理;
另一种是光物理原理,即当一定能量的激光照射在材料上时,一部分激光光子会被材料分子吸收,材料分子吸收了激光光子,其能级将发生跃迁,称之为分子运动,而材料的分子运动将产生热,即将吸收的光能转化为热能,当材料分子的热能聚集达到其气化阈值时,材料分子将脱离原来的位置,使分子链断裂,最终将材料在激光吸收位置分割为两个部分,从而实现激光对材料的切割。1064nm红外波长激光的单光子能量约1.2EV,小于大多数材料的化学键键能, 因此红外波长激光加工材料的机理一般为光物理原理。 从对照表上可以看出,虽然量泽皮秒光纤激光器的功率仅为纳秒激光器的1/2,但脉冲宽度却只有纳秒的 1/400,峰值功率达到纳秒激光的10倍。

从上述激光作用于材料时热能的扩散距离公式可知,相对于同种材料,激光脉冲宽度越窄,激光热能的扩散距离就越小,材料中能量吸收与能量扩散之间的比例就越大,材料温度上升速度就越快,在获取相同热能下所需的时间越短,激光在材料上的热作用时间也越短,对材料的热损伤就越小;同时峰值功率的大幅提升,加快了材料温度上升的速度,使达到气化阈值的时间越短,加工时对材料的热损伤越小。于此,为验证这一理论,我们使用表1中的量泽皮秒光纤激光器对切割 PI覆盖膜的工艺进行了研究。

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