Keramika lazerli kesish mashinasini tanlashda ko'plab muhandislar lazerning yuqori singishi avtomatik ravishda oson ishlov berishni anglatadi, deb hisoblashadi. Haqiqatda, lazerni kesish ko'rsatkichi lazerni yutish, issiqlik o'tkazuvchanligi, issiqlik kengayishi va yorilishga qarshilik o'rtasidagi muvozanatga bog'liq.
Kremniy nitridi (Si₃N₄) alumina (Al₂O₃) dan ko'ra lazer energiyasini yaxshiroq singdirsa ham, termal stressga o'ta sezgirligi tufayli qayta ishlash eng qiyin muhandislik keramikalaridan biri bo'lib qolmoqda.
Ushbu maqola QCW tolali lazerlarini, 355 nm UV nanosoniyali lazerlarni va sanoat ishlab chiqarish uchun pikosoniyali lazerlarni taqqoslaydi.
Lazer bilan kesishga ta'sir qiluvchi moddiy xususiyatlar
| Mulk | Alumina (Al₂O₃) | Silikon nitridi (Si₃N₄) | Lazer bilan kesishga ta'siri |
| 1064 nm yutilish | 5–10% | 25–40% | Alumina ko'pincha changni yutish qoplamasini talab qiladi; Si₃N₄ yaxshiroq so'riladi, lekin ancha yuqori termal stressni rivojlantiradi. |
| 355 nm yutilish | 40–50% | 50–65% | UV nurlarini qayta ishlash ikkala material uchun ham samarali bo'lib, Si₃N₄ uchun biroz yaxshiroq so'rilishi mumkin. |
| Termal kengayish | 7-8 ppm / daraja | 2,8–3,3 ppm/daraja | Pastroq kengayish yuqori qoldiq stress va yorilish xavfini keltirib chiqaradi. |
| Issiqlik o'tkazuvchanligi | 22–32 W/m·K | 16–22 W/m·K | Si₃N₄ issiqlikni sekinroq tarqatib, issiqlik to'planishini oshiradi. |
1. QCW 1064 nm tolali lazer
Alumina
Yetuk ishlab chiqarish jarayoni
Keng ishlov berish oynasi
Barqaror konturni kesish
Yuqori mahsuldorlik
Asosiy cheklov past infraqizil assimilyatsiya bo'lib, odatda kesishdan oldin assimilyatsiya qiluvchi qoplama bilan hal qilinadi.
Qiyinchilik: ★★☆☆☆
Silikon nitridi
Si₃N₄ infraqizil nurni yaxshiroq singdirsa-da, u termal yorilishlarga ko'proq moyil bo'ladi.
Odatdagi muammolarga quyidagilar kiradi:
Qalinlikdagi mikro yoriqlar-orqali
Chetlarni maydalash
Kechiktirilgan yorilish
Qatlamlarni{0}}sayoz skanerlash tufayli kesish tezligi pasaygan
Jarayon oynasi aluminaga qaraganda sezilarli darajada torroq.
Qiyinchilik: ★★★★★
2. 355 nm UV nanosoniyali lazer
Alumina
UV lazerli kesish allaqachon etuk sanoat yechimidir.
Oddiy afzalliklarga quyidagilar kiradi:
Kichik HAZ
Barqaror mikro{0}}teshiklarni qayta ishlash
Kam chipping
Yuqori ishlab chiqarish rentabelligi
Qiyinchilik: ★★☆☆☆
Silikon nitridi
UV lazerlari termal zararni sezilarli darajada kamaytiradi, ammo termal stressni to'liq bartaraf eta olmaydi.
Sanoat ishlab chiqarish odatda quyidagilarni talab qiladi:
Yuqori lazer quvvati (20–30 Vt)
Koʻp oʻtishli-sayoz kesish
Yuqori{0}}tozalikdagi azotli yordamchi gaz
Optimallashtirilgan sovutish strategiyalari
Alumina bilan solishtirganda, ishlov berish vaqti odatda 50-100% ko'proq.
Qiyinchilik: ★★★★☆
3. Pikosoniyali lazer
Alumina
Pikosoniyali lazerlar quyidagilarni ta'minlaydi:
HAZ- nolga yaqin
Qayta ishlangan qatlam yo'q
Ajoyib chekka sifati
Barqaror nozik ishlov berish
Qiyinchilik: ★★☆☆☆
Silikon nitridi
Ultrashort impulslar yorilish hosil bo'lishini sezilarli darajada kamaytiradi, ammo Si₃N₄ hali ham talab qiladi:
Kam impuls energiyasi
Ko'proq skanerdan o'tadi
Uzoqroq ishlov berish vaqti
Ishlab chiqarish samaradorligi odatda aluminadan 30% past bo'lib qoladi.
Qiyinchilik: ★★★☆☆
Taqqoslash qiyinligi
| Ilova | Osonroq material |
| QCW konturini kesish | Al₂O₃ |
| UV nozik kesish | Al₂O₃ |
| Mikro-teshik burg'ulash | Al₂O₃ |
| Ultra-yupqa substratlar | Al₂O₃ |
| Pikosekundlik nozik ishlov berish | Al₂O₃ (bir oz) |
Nima uchun kremniy nitridi qiyinroq?
Eng katta qiyinchilik lazerni yutish emas.
Buning o'rniga, silikon nitridi bir nechta noqulay xususiyatlarni birlashtiradi:
Pastroq issiqlik o'tkazuvchanligi
Juda past termal kengayish
Yuqori qoldiq termal stress
Kattaroq yoriq sezuvchanligi
Toraytirilgan jarayon oynasi
Natijada, hatto UV yoki pikosoniyali lazerlarda ham ishlab chiqaruvchilar odatda quyidagilarga muhtoj:
Ko'proq kesish o'tishi
Har bir o'tish uchun kamroq energiya
Kuchli sovutish
Uzoqroq ishlov berish vaqti
Bu omillar Si₃N₄-ni ommaviy ishlab chiqarishdagi aluminaga qaraganda ancha qiyinlashtiradi.
Tavsiya etilgan lazer yechimlari
| Ilova | Tavsiya etilgan yechim |
| Narx{0}}konturni samarali kesish | 150 Vt QCW tolali lazer + alumina |
| Nozik mikro{0}}ishlov | 355 nm ultrabinafsha nanosoniyali lazer |
| Yupqa Si₃N₄ substratlar | 20–30 Vt UV lazer + koʻp-oʻtishli kesish + azotli yordamchi |
| Si₃N₄ komponentlarining eng yuqori ishonchliligi | 355 nm Pikosoniyali lazer + Kengaytirilgan sovutish |
Xulosa
Silikon nitridi aluminadan ko'ra lazer energiyasini samaraliroq o'zlashtirgan bo'lsa-da, uning yomon issiqlik tarqalishi va juda yuqori termal stressga sezgirligi uni lazer bilan ishlov berish uchun eng qiyin keramikalardan biriga aylantiradi.
Yuqori rentabellikli sanoat ishlab chiqarishi uchun 355 nm ultrabinafsha nurli lazerlar aniq Si₃N₄ ishlov berish uchun maqbul yechim bo'lib qolmoqda, QCW tolali lazerlari esa yuqori-samarador aluminani qayta ishlash uchun ko'proq mos keladi.
Ilg'or keramika uchun lazerli yechim kerakmi?
YCLASERAl₂O₃, Si₃N₄, AlN, ZrO₂, SiC, DBC va DPC seramika substratlarini aniq lazer bilan kesishga ixtisoslashgan. Biz prototiplash va ommaviy ishlab chiqarish uchun bepul namuna sinovlari, jarayonni optimallashtirish va moslashtirilgan lazer echimlarini taqdim etamiz.Arizangizni muhokama qilish uchun biz bilan bog'laning.
