کاربرد لیزرهای RF CO₂ در برش و شکل دهی لایه نازک غیر فلزی{{0}

با پیشرفت‌های اخیر در فناوری فیلم، لایه‌های نازک غیرفلزی (معمولاً با ضخامت 0.1 میلی‌متر تا 2 میلی‌متر) به‌طور گسترده در تجهیزات الکترونیکی 3C، قطعات نظامی-و تولید خودرو مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این فیلم‌های همه کاره عملکردهای حیاتی، از جمله محافظ تداخل الکترومغناطیسی (EMI)، آب‌بندی ضد آب، اتلاف حرارتی، عایق‌سازی و حفاظت/تزیین سطح را انجام می‌دهند.

با توجه به اشکال پیچیده و دقت بالا مورد نیاز، ابزارهای برش مکانیکی سنتی و قالب های مهر زنی اغلب با محدودیت های قابل توجهی روبرو هستند. در نتیجه، برش و شکل‌دهی لیزر RF CO2 به عنوان راه‌حل پردازش غیر تماسی ترجیح داده شده است.

لیزرهای CO2 در طول موج خروجی 10.6 میکرومتر کار می کنند، منطقه ای طیفی که در آن بیشتر مواد غیرفلزی نرخ جذب نوری بالایی را نشان می دهند.

منبع لیزر RF CO2 سری YL

چگونه کار می کند:

پرتو لیزر منبسط شده و بر روی سطح فیلم متمرکز می شود. انرژی حرارتی شدید فوراً مواد را در نقطه کانونی تبخیر می‌کند و برش‌های دقیق و بدون سوراخ-روی پروفایل‌های هندسی سفارشی مختلف به دست می‌آید.

در حال حاضر، دو نوع اصلی از سیستم های لیزر CO2 در پردازش فیلم استفاده می شود:

1. سیستم‌های اسکن گالوانومتر (Galvo): ایده‌آل برای ماشین‌کاری-سرعت بالا،-میکرو دقت بالا-.
2. سیستم‌های برش CNC Flying Optics: برای برش با فرمت بزرگ‌تر- و مستقیم برش کانتور مناسب است.

در این میان، لیزرهای CO₂ هدایت‌کننده دال خنک‌شده با انتشار برانگیخته RF-به دلیل کیفیت پرتو برتر، قدرت پیک بالا، ردپای فشرده، و طول عمر بدون تعمیر-به استاندارد صنعتی تبدیل شده‌اند.

جایگزینی برش قالب سنتی با برش لیزر RF CO2 چندین مزیت عملیاتی متمایز دارد:

• گردش کار بدون ابزار و دیجیتال:طرح‌های{0}}رایانه‌ای نیاز به قالب‌های فیزیکی را از بین می‌برد و هزینه‌های ابزارآلات را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد و زمان--بازار را کوتاه می‌کند. هم نمونه سازی سریع و هم تولید در مقیاس کامل را به طور یکپارچه انجام می دهد.
• سهولت کار (WYSIWYG):یکپارچه‌سازی نرم‌افزار «آنچه می‌بینید همان چیزی است که دریافت می‌کنید» نیازهای مهارتی را برای اپراتورها کاهش می‌دهد و هزینه‌های نیروی کار را کاهش می‌دهد.
• هزینه-موثر و نگهداری-رایگان:منابع لیزر RF مهر و موم شده نیازی به گازهای مصرفی ندارند و عملکرد پایدار طولانی مدت با حداقل نگهداری را تضمین می کنند.

پردازش با کیفیت بالا-با لبه‌های تمیز، بدون اره{2}}علامت دندان، حداقل گرما{3}}مناطق تحت تأثیر (HAZ)، مخروط‌های کوچک و ریزه‌ها-روی‌کاری‌های آزاد-به بهینه‌سازی چندین پارامتر حیاتی بستگی دارد:

انتخاب طول موج
لیزرهای تجاری RF CO2 معمولاً در چهار طول موج اولیه منتشر می کنند: 10.6 میکرومتر، 9.3 میکرومتر، 10.2 میکرومتر و 9.6 میکرومتر. از آنجایی که پلیمرهای آلی (به عنوان مثال، PET، PI، PP) به طول موج{7} بسیار حساس هستند، انتخاب طول موج بهینه مستقیماً بر جذب انرژی و کیفیت برش تأثیر می گذارد.(توجه: لیزرهای CO₂ RF با کیفیت، طول عمر رایگان-بیش از 20000 ساعت را ارائه می‌کنند که با پر کردن مجدد گاز ساده و تعمیر و نگهداری معمول می‌توان آن را بیش از 100000 ساعت افزایش داد.)

بهینه سازی توان لیزری
لیزرهای RF CO2 از چند وات تا کیلووات متغیر است. برای حفظ پایداری نوری و قوام پرتو، توان کاری معمولاً بر روی آن کار می‌کندنهبیش از 80 درصد از حداکثر خروجی امتیاز لیزر.

فوکوس اپتیک و فاصله کانونی
فاصله کانونی مستقیماً اندازه نقطه را تعیین می کند:

• سیستم های اپتیک پرواز:معمولاً از لنزهایی با فاصله کانونی 1.0 تا 2.5 اینچ استفاده کنید. لنزهای منیسک معمولاً به لنزهای محدب{3} پلانو ترجیح داده می شوند زیرا اندازه نقاط متمرکز کوچکتری تولید می کنند.
• سیستم های اسکن گالوو:از لنزهای میدانی F{0}}تتا با فواصل کانونی بین ۸۰ تا ۱۶۰ میلی‌متر استفاده کنید. برای{4}}الگوی بسیار ظریف میکرو-، لنزهای اسکن دور مرکزی توصیه می‌شوند تا از تابش پرتو عمود بر میدان اطمینان حاصل شود.

سرعت پردازش و فرکانس پالس

سرعت برش ورودی انرژی حرارتی و اندازه HAZ را تعیین می کند:

• سرعت اپتیک پرواز:به طور معمول > 100 میلی متر بر ثانیه.
• سرعت اسکن Galvo:به طور معمول > 500 میلی متر بر ثانیه.

توجه:در سرعت‌های پردازش فوق{0} بالا (چند متر در ثانیه)، تطبیق فرکانس مدولاسیون پالس لیزر با سرعت اسکن برای جلوگیری از اثرات لبه دندانه‌دار بسیار مهم است.

تنظیم موقعیت کانونی

علیرغم ضخامت لایه نازک، قرارگیری کانونی بهینه (سطح بالایی، مرکز، سطح پایین، یا فوکوس مثبت/منفی) به طور چشمگیری بر سرعت برش و وضوح لبه تأثیر می گذارد.

کیفیت پرتو (M2) و حالت

برای پردازش فیلم با دقت بالا، یک پرتو تک حالته (TEM00) با ضریب کیفیت پرتو کوچک (M2 < 1.5) ترجیح داده می شود. یک مقدار M2 کوچکتر، نقطه کانونی محکم تر، چگالی توان بالاتر و پهنای باریک تر را ایجاد می کند.

کمک به انتخاب گاز

گاز کمکی (هوا، N2، O2) چندین نقش کلیدی را ایفا می کند:

1. دود و زباله های ناشی از احتراق را از منطقه برش پاک می کند.
2. از اپتیک های فوکوس کننده در برابر آلودگی محافظت می کند.
3. زغال‌زدگی/سوختن را سرکوب می‌کند یا به جفت انرژی بر اساس نیاز مواد کمک می‌کند.