Практика прецизионной лазерной обработки

Читать фрагмент

книга

Практика прецизионной лазерной обработки

Автор: Е. Вакс, М. Миленький, Л. Сапрыкин

Книга посвящена рассмотрению практики прецизионной лазерной обработки и основана на результатах авторских работ, полученных в ЭНИМС в период 1963-1993 гг. и в НПЦ "Лазеры и аппаратура ТМ" в период 1998-2012 гг., а также на анализе многочисленных работ отечественных и зарубежных исследователей, опубликованных в открытых источниках. В книге дано определение понятия лазерной прецизионной обработки и представлен обзор основных областей ее применений. Изучены закономерности лазерного сверления, резания, фрезерования и разделения материала импульсами лазерного излучения с длительностью от единиц миллисекунд до сотен фемтосекунд. Рассмотрены процессы формирования отверстия при лазерном сверлении во времени, влияние на форму отверстия частоты следования импульсов, экранирование излучения на продуктах абляции, образование полей термонапряжений в зоне обработки, приводящих к трещинообразованию. Проведена классификация процесса лазерного резания материалов, сформулированы и объяснены основные закономерности этого процесса. Приведены экспериментально установленные режимы оптимального резания различных материалов с использованием различных типов импульсных и непрерывных лазеров, позволяющие обеспечить требования, предъявляемые к прецизионной и высококачественной обработке. Рассмотрена и объяснена методика подбора таких режимов. Проанализировано, в каких случаях целесообразно использовать лазерное фрезерование и каким образом оно должно проводиться. Приведены практические примеры лазерного фрезерования.Рассмотрены перспективы и возможности технологии разделения полупроводниковых и диэлектрических материалов за счет использования механизмов лазерного термораскалывания и формирования в материале внутренних зон разрушения.В заключительном разделе книги приведены технические данные и особенности конструкции различных типов отечественных технологических установок для прецизионной обработки, которые разработаны и производятся НПЦ "Лазеры и аппаратура ТМ".Книга рассчитана на специалистов научно-исследовательских, технологических и производственных подразделений промышленных предприятий, использующих лазерные технологии. Она будет полезной также для студентов и аспирантов, изучающих процессы лазерной обработки.

Форматы: PDF

Серия: Мир физики и техники

Издательство: Техносфера

Год: 2013

Место издания: Москва

ISBN: 978-5-94836-339-4

Страниц: 710

Артикул: 16998

Электронная книга

449 ₽

Купить и скачать

Содержание

Содержание книги "Практика прецизионной лазерной обработки "

Вступление

Введение

Основные характеристики взаимодействия излучения с веществом

Почему и для кого написана эта книга

Литература

Часть 1. 50 лет динамичного развития

Раздел 1. История развития лазерной прецизионной размерной обработки и современные области ее применения

1.1. Лазерное прецизионное сверление

1.1.1. Сверление отверстий в изделиях из кристаллических материалов

1.1.2. Сверление отверстий в металлах

1.1.3. Развитие технологии прецизионного лазерного сверления

1.2. Лазерное прецизионное резание на начальном этапе

1.3. Использование лазерного резания на современном этапе

1.3.1. Мощные лазеры в технологии изготовления изделий из листовых металлов

1.3.2. Лазерное прецизионное резание с использованием нано-, пико- и фемтосекундных импульсов

1.3.3. Лазерные технологии, применяемые в микроэлектронике

1.4. Процессы прецизионной лазерной обработки в технологии изготовления солнечных панелей

1.5. Лазерная подгонка и функциональная настройка компонентов и изделий электронной техники

1.6. Лазерное прецизионное фрезерование на современном этапе

Литература

Часть 2. Закономерности лазерного сверления и резания

Раздел 2. Поглощение лазерного излучения

2.1. Поглощение лазерного излучения металлами

2.2. Поглощение лазерного излучения полупроводниками

2.3. Взаимодействие импульсного излучения свободной генерации с диэлектриками, не имеющими собственного поглощения

2.3.1. Начальный этап взаимодействия

2.3.2. Образование и состав поглощающего слоя

2.3.3. Пороговая плотность мощности

2.3.4. Образование и состав поглощающего слоя в алмазе

2.4. Поглощение излучения импульсов наносекундной длительности

2.5. Поглощение излучения импульсов пико- и фемтосекундного диапазона длительности

2.6. Взаимодействие лазерного излучения с полимерами

Литература

Раздел 3. Лазерное сверление отверстий импульсным излучением свободной генерации

3.1. Закономерности формирования отверстий при лазерном сверлении

3.1.1. Начальный этап формирования

3.1.2. Средний этап формирования

3.1.3. Конечный этап формирования

3.2. Экранирование на факеле, образованном действием импульсного излучения

3.3. О напряжениях, возникающих в зоне лазерного сверления от действия импульсов свободной генерации

3.3.1. Экспериментальное исследование поля напряжений

3.3.2. Теоретический анализ поля термонапряжений

3.4. Влияние частоты повторения импульсов на формообразование отверстий

Литература

Раздел 4. Сверление и резание ультракороткими импульсами

4.1. Формирование отверстий, обрабатываемых импульсами нанои пикосекундной длительности

4.2. Возможности обработки отверстий импульсами нано-, пико- и фемтосекундной длительности

4.2.1. Особенности абляции, производимой импульсами наносекундной длительности

4.2.2. Повышение эффективности и улучшения качества сверления импульсами наносекундной длительности

4.3. Особенности абляции, производимой импульсами пикои фемтосекундной длительности

4.4. Зависимость производительности и качества сверления ультракороткими импульсами от процесса накопления тепла в зоне обработки

4.5. Об области применения лазерной обработки ультракороткими импульсами

4.6. Повышение эффективности и качества резания, производимого импульсами пикосекундной длительности

Литература

Раздел 5. Лазерное резание

5.1. Модель лазерного резания

5.2. Оценка эффективности продува зоны резания и возможности ее повышения

5.2.1. Зависимость массы прошедшего через рез ассистирующего газа от структуры ударной волны

5.2.2. Формирование ударной волны, привносимые ею изменения в поток ассистирующего газа на фронте резания

5.3. Базовые закономерности процесса лазерного резания

5.3.1. Резание на максимально возможную глубину

5.3.2. Оптимизация ширины реза

5.4. Скоростное резание металлов и кремния толщиной 0,1—0,5 мм

5.5. Резание хрупких материалов толщиной 0,5—2 мм

5.5.1. Заплавление реза

5.5.2. Образование зон с повышенной вероятностью растрескивания

5.6. Резание и скрайбирование на глубину от нескольких десятков нанометров и до 100 мкм

5.7. Особенности резания алмаза

Литература

Часть 3. Практика лазерной прецизионной обработки

Раздел 6. Повышение точности и качества лазерной обработки отверстий

6.1. Модуляция на АОЗ — эффективный способ улучшения точности и качества лазерного сверления импульсами свободной генерации

6.1.1. Выбор частоты модуляции

6.1.2. Изменения пространственного распределения илучения

6.2. Проекционный способ локализации излучения

6.2.1. Принцип работы проекционной оптической схемы

6.2.2. Изменения формообразования отверстий при использовании проекционной схемы

6.2.3. Световая трубка

6.3. Оптические методы повышения точности и качества лазерной обработки

6.3.1. Оптический модуль трансформации гауссового пространственного распределения интенсивности излучения в равномерное

6.3.2. Оптические методы перемещения излучения в зоне обработки

6.4. Модуль «Струя воды — оптическая трубка»

6.5. Защитные покрытия

6.6. Механическая калибровка и химическое травление

Литература

Раздел 7. Лазерное фрезерование, термораскалывание и технология STEALTH DICING

7.1. Лазерное трепанирование отверстий большого диаметра

7.2. Лазерное фрезерование поверхностей сложной формы

7.2.1. Принцип проведения лазерного фрезерования

7.2.2. Современные области применения лазерного фрезерования

7.3. Комбинированный метод направленного термораскалывания полупроводников

7.4. Технология STEALTH DICING в производстве изделий микроэлектроники

7.4.1. Принцип технологии и ее преимущества

7.4.2. Физические основы технологии

7.4.3. Экспериментальные подтверждения преимуществ технологии

7.4.4. Область применения технологии STEALTH DICING

Литература

Раздел 8. Некоторые аспекты практики лазерного резания в среде воздуха и нейтральных газов

8.1. Режимы и предельные толщины резания металлов в среде воздуха и нейтрального газа излучением многомодового волоконного лазера мощностью 1 кВт

8.2. Режимы и предельные толщины резания металлов в среде воздуха и нейтрального газа излучением многомодового волоконного лазера мощностью 1,5 кВт

8.3. Режимы и предельные толщины резания металлов в среде воздуха и нейтрального газа излучением многомодового волоконного лазера мощностью 2 кВт

8.4. Осложнения, характерные для резания лазером, работающим в режиме непрерывного излучения

8.4.1. Выплеск жидкой фазы на поверхность реза

8.4.2. Влияние вибраций на качество боковой поверхности и метод его устранения

8.5. Сравнение эффективности резания металлов волоконными и СО2-лазерами

8.6. Резание материалов с использованием импульсного лазера на гранате

8.7. Технологии разделения подложек из полупроводниковых и диэлектрических материалов

Литература

Раздел 9. Особенности лазерного резания в среде кислорода

9.1. Преимущества, базовые понятия резания в среде кислорода и его основная проблема

9.2. Возможно ли лазерно-кислородное резание без образования «ребер» на боковой поверхности реза

9.3. Резание конструкционной стали в среде кислорода излучением многомодового волоконного лазера мощностью 1 кВт

9.4. Резание конструкционной стали в среде кислорода излучением многомодового волоконного лазера мощностью 1,5 кВт

9.5. Резание конструкционной стали в среде кислорода излучением многомодового волоконного лазера мощностью 2 кВт

Литература

Часть 4. Лазерные технологические установки для прецизионной обработки, производимые НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ»

Раздел 10. Основные характеристики ЛТУ

10.1. ЛТУ с перемещением детали относительно сфокусированного лазерного пятна (серии МЛ1 и МЛП1)

10.2. ЛТУ со сканированием сфокусированного лазерного пятна (серия МЛ2 и МЛП2)

10.3. ЛТУ с портальными кинематическими системами (серия МЛ35 и МЛП35)

10.4. Лазерные установки, предназначенные для подгонки резисторов (серия МЛ5)

Литература

Приложения

1. Символы, используемые в книге

2. Таблица теплофизических констант

3. Параметры лазерного излучения и его фокусировка

Отрывок из книги

ские применения лазерной техники, в НИИ «Полюс» уже в 1963 годубыли созданы первые серийные технологические установки СУ-1 и К3с рубиновыми лазерами, ориентированные в основном на задачи радио-технической и электронной промышленности. В последующие 10—15 летбыли не только проведены значительные модернизации этих установок,но и разработаны более 40 новых моделей с лазерами на стекле с неоди-мом, с АИГ-лазерами и газовыми азотными и СО2-лазерами.Выпуск известной серии установок от «Квант-3» и до «Квант-19»,разработанных в НИИ «Полюс» и перекрывавших задачи от приборнойсварки, резки, сверления волок и до корпусирования микросхем, лазер-ной подгонки резисторов, резки стекла и скрайбирования полупровод-никовых пластин, превысил 6,5 тыс. шт. Несколько меньшими тиража-ми прошли установки этого же класса серий «Кристалл», «Кварц»,«СЛС», «Корунд» и др.Несколько позже было выпущено около 300 машин для раскроя ме-талла с помощью мощных СО2-лазеров, часть из которых была оснаще-на отечественными ЧПУ-стойками управления.Разработка и специализация установок требовала исследования про-цессов обработки и отработки технологических приемов и методик ихиспользования на производстве.Помимо «Полюса», технологические исследования по лазерной об-работке материалов проводились уже в 1962 г. в лаборатории лазернойобработки ЭНИМСа (Экспериментальный научно-исследовательскийинститут металлорежущих станков, г. Москва). Рубиновый макетныйизлучатель с энергией в импульсе до 5 Дж (правда, с частотой повторе-ния один раз в три минуты) уже позволял «пробивать» малые отверстияв широкой номенклатуре материалов [1].До середины 1970-х в большинстве установок в основном использо-вались импульсные лазеры на рубине или стекле, активированном не-одимом. На этих активных элементах собирались твердотельные лазерыдля серийных технологических установок серии «Квант» и серийныхстанков ЭНИМСа (модели 4222 и 4222Ф2, МА4Р222Ф3, МА4Г222Ф3и МА95Ф4), в том числе и с программным управлением, а также ЛТУдругих предп...

Внимание!
При обнаружении неточностей или ошибок в описании книги "Практика прецизионной лазерной обработки (автор Е. Вакс, М. Миленький, Л. Сапрыкин)", просим Вас отправить сообщение на почту help@directmedia.ru. Благодарим!

Практика прецизионной лазерной обработки

Содержание

Отрывок из книги

Вакс Е. Д. другие книги автора

С книгой "Практика прецизионной лазерной обработки" читают