Laser nanoseconde, laser picoseconde, laser femtoseconde, pouvez-vous faire la différence ?

Nous ne sommes pas inconnustraitement laser, mais on entend souvent laser nanoseconde, laser picoseconde, laser femtoseconde, etc., pouvez-vous le distinguer ?

Voyons d'abord la conversion de l'unité de temps

1 ms (millisecondes)=0,001 secondes =10-3 secondes

1 μs (microseconde)=0.000001=10-6 secondes

1ns (nanoseconde)=0.0000000001 secondes =10-9 secondes

1ps (picoseconde)=0.0000000000001 secondes =10-12 secondes

1fs (femtoseconde)=0.000000000000001 secondes =10-15 secondes

En déterminant l’unité de temps, nous savons que le laser femtoseconde est un traitement laser à impulsions extrêmement ultra-courtes. Au cours des dix dernières années, la technologie de traitement laser à impulsions ultra-courtes a fait des progrès rapides.

Ⅰ. L’importance du laser à impulsions ultra-courtes

Il existe depuis longtemps des tentatives pour utiliser des lasers pour le micro-usinage. Cependant, en raison de la longue largeur d'impulsion et de la faible intensité laser du laser causées par la fusion du matériau et l'évaporation continue, bien que le faisceau laser puisse être focalisé sur un petit point, l'impact thermique sur le matériau reste très important, limitant la précision. de traitement. Ce n'est qu'en réduisant l'effet thermique que la qualité du traitement peut être améliorée.

Lorsque la durée de l'impulsion laser est appliquée au matériau de l'ordre de la picoseconde, l'effet de traitement change considérablement. À mesure que l’énergie de l’impulsion augmente fortement, la densité de puissance élevée suffit à dépouiller les électrons externes. En raison du court laps de temps pendant lequel le laser interagit avec le matériau, les ions sont éliminés de la surface du matériau avant de transférer l'énergie au matériau environnant, et n'apporteront pas d'effets thermiques au matériau environnant, c'est pourquoi on l'appelle également "froid". traitement". Grâce aux avantages apportés par le traitement à froid, les lasers à impulsions courtes et ultra-courtes sont entrés dans les applications de production industrielle.

Ⅱ. Traitement laser : impulsion longue VS impulsion ultra-courte

L'énergie de traitement des impulsions ultra-courtes est injectée très rapidement dans une petite zone d'action, et le dépôt instantané à haute densité d'énergie modifie le mode d'absorption et de mouvement des électrons, évitant ainsi l'influence de l'absorption linéaire laser, du transfert d'énergie et de la diffusion, et fondamentalement modifie le mécanisme d’interaction entre le laser et la matière.

Ⅲ.La large application du traitement laser

Le traitement au laser comprend la découpe et le soudage à haute puissance ; Micro-usinage perçage, marquage, découpe, texturation, dénudage, isolation… Les principales utilisations des différents moyens de traitement laser sont :

1. Percez des trous

Dans la conception des circuits imprimés, les gens ont commencé à utiliser des substrats en céramique au lieu des substrats en plastique conventionnels pour obtenir une meilleure conductivité thermique. Afin de connecter des composants électroniques, il est généralement nécessaire de percer jusqu'à des centaines de milliers de petits trous dans la carte. Il est donc important de s’assurer que la stabilité du substrat ne soit pas affectée par l’apport de chaleur lors du processus de perçage, et le laser picoseconde est l’outil idéal pour cette application.

Le laser picoseconde permet de compléter l'usinage du trou par perçage par percussion et d'assurer l'uniformité du trou. En plus des circuits imprimés, les lasers picoseconde peuvent également effectuer un perçage de haute qualité sur des matériaux tels que les films plastiques, les semi-conducteurs, les films métalliques et les saphirs.

Tôle d'acier inoxydable de 100 μm, percée, 3,3 ns vs 200 fs, 10,000 impulsions, proche du seuil d'ablation :

2. Tapisser et couper

Des lignes peuvent être formées en superposant des impulsions laser par balayage. Il faut généralement beaucoup de balayage pour pénétrer profondément dans la céramique jusqu'à ce que la profondeur du trait atteigne 1/6 de l'épaisseur du matériau. Les modules individuels sont ensuite séparés du substrat céramique le long de ces encoches. Cette méthode de séparation est appelée marquage.

Une autre méthode de séparation consiste à utiliser la découpe par ablation laser à impulsions ultra-courtes, également connue sous le nom de découpe par ablation. Le laser ablate le matériau et le retire jusqu'à ce qu'il soit coupé. L’avantage de cette technique est qu’elle offre une plus grande flexibilité dans la forme et la taille des trous usinés. Toutes les étapes du processus peuvent être complétées avec un laser picoseconde.

Différents effets du laser picoseconde et du laser nanoseconde sur le marquage des matériaux polycarbonates.

3. Ablation en ligne (élimination du revêtement)

Une autre application souvent considérée comme le micro-usinage est l'élimination précise des revêtements sans endommager ou légèrement endommager le matériau de base. L'ablation peut être soit une ligne de quelques micromètres de large, soit une grande zone de retrait de quelques centimètres carrés.

L’épaisseur du revêtement étant généralement bien inférieure à la largeur de l’ablation, la chaleur ne peut pas être conduite sur le côté. Des impulsions laser d'une largeur nanoseconde peuvent donc être utilisées.

La combinaison d'un laser de puissance moyenne élevée, d'une fibre de conduction carrée ou rectangulaire et d'une distribution d'intensité lumineuse à sommet plat, ces technologies permettent d'utiliser l'ablation de surface laser dans les domaines industriels. Par exemple, le laser TrumPF TruMicro 7060 est utilisé pour enlever le revêtement du verre d'une cellule solaire à couche mince. Le même laser peut également être utilisé dans l’industrie automobile pour éliminer les revêtements anticorrosion en vue d’un soudage ultérieur.

4. Structure superficielle

La structuration peut modifier les propriétés physiques de la surface du matériau. Selon l'effet lotus, les structures de surface hydrophobes permettent à l'eau de s'écouler loin de la surface. Cette propriété peut être obtenue en créant des structures submicroniques sur la surface avec des lasers à impulsions ultracourtes, et les structures à créer peuvent être contrôlées avec précision en modifiant les paramètres du laser.

Des effets opposés, tels que des surfaces hydrophiles, peuvent également être obtenus, et le micro-usinage peut également créer des structures de plus grande taille. Ces procédés peuvent être utilisés dans les réservoirs de carburant des moteurs pour créer des microstructures qui réduisent l'usure, ou pour structurer des surfaces métalliques afin de réaliser le soudage avec des plastiques.

5. Moulage par gravure

La sculpture est la création de formes tridimensionnelles par ablation de matériaux. Bien que la taille de l'ablation puisse dépasser le cadre de ce que l'on appelle traditionnellement le micro-usinage, la précision requise la classe dans cette catégorie d'applications laser. Les lasers picoseconde peuvent être utilisés pour traiter les bords d'outils en diamant polycristallin dans les fraiseuses.

Le laser est l'outil idéal pour traiter les diamants polycristallins, qui sont des matériaux extrêmement durs qui peuvent être utilisés pour fabriquer des lames de fraises. L'utilisation de la technologie de moulage par gravure pour traiter les rainures de copeaux et les dents de la fraise, dans ce cas, les avantages du sans contact laser et d'une grande précision d'usinage.

Le micro-usinage a des perspectives d'application très larges, et de plus en plus de nécessités quotidiennes entrent dans notre champ de vision grâce au micro-usinage laser.

Le traitement au laser est un traitement sans contact, avec moins de processus de suivi, une bonne contrôlabilité, une intégration facile, une efficacité de traitement élevée, une faible perte de matière, une faible pollution de l'environnement et d'autres avantages significatifs. Il a été largement utilisé dans l'automobile, l'électronique et les appareils électriques. , l’aviation, la métallurgie et la fabrication de machines. Il joue un rôle de plus en plus important dans l’amélioration de la qualité des produits, la productivité du travail, l’automatisation et la réduction de la consommation de matériaux.

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