激光打孔机的基本结构示意图
光伏玻璃激光打孔机设备、工艺简介
d o i :10.3963/j.i s s n .1674-6066.2023.02.012光伏玻璃激光打孔机设备㊁工艺简介贺 杰,胡 壮,周吕盛,刘忠飞,向 鑫(中建材(宜兴)新能源有限公司,宜兴214200)摘 要: 通过多年对光伏玻璃激光打孔的生产经验,该文介绍了激光钻孔的工艺原理㊁激光器㊁激光钻孔设备及相应的工艺参数㊂关键词: 光伏玻璃; 激光钻孔; 工艺参数B r i e fD e s c r i p t i o no fP h o t o v o l t a i cG l a s sL a s e rD r i l l i n gM a c h i n e a n dP r o c e s sH EJ i e ,HUZ h u a n g ,Z H O UL v -s h e n g ,L I UZ h o n g -fe i ,X I A N GX i n (C N B M (Y i x i n g )N e wE n e r g y R e s o u r c e sC o ,L t d ,Y i x i n g 214200,C h i n a )A b s t r a c t : B a s e do n y e a r so f e x p e r i e n c e i n p h o t o v o l t a i c g l a s s l a s e r d r i l l i n g ,t h e p r o c e s s p r i n c i p l e ,l a s e r ,l a s e r d r i l l i n g e q u i p m e n t a n d c o r r e s p o n d i n gp r o c e s s p a r a m e t e r s o f l a s e r d r i l l i n g we r e i n t r o d u c e d .K e y wo r d s : p h o t o v o l t a i c g l a s s ; l a s e r d r i l l i n g ; p r o c e s s p a r a m e t e r 收稿日期:2022-12-13.作者简介:贺 杰(1986-),助理工程师.E -m a i l :317576420@q q.c o m 近年来,在国内装机需求以及海外市场的带动下,光伏产业呈现稳定增长的发展态势,特别是双玻光伏组件,因具有发电量高㊁抗P I D (电势诱导衰减)性强㊁可靠性高㊁重量轻㊁防火等级高等优异性能,更适用于户用屋顶等荷载能力和防火要求较高的分布式电站,已成为晶硅光伏组件的重要发展方向㊂光伏玻璃作为组件重要辅材主要分为面板玻璃和背板玻璃㊂背板玻璃是以玻璃替代传统组件背板材料P V D F 薄膜(可燃物)可提高组件防火等级㊁防水等级,降低P I D 衰减,延长组件的使用寿命㊂背板玻璃其中最重要的工艺是打孔,打孔一般分为机械打孔和激光打孔㊂由于激光打孔相比机械打孔良率高㊁可打异形孔㊁钻孔速度快㊁精度高稳定性好㊁孔壁细腻㊁无需冲洗㊁打磨㊁抛光㊁降低了制造成本的优势[1],宜兴某公司采用激光打孔㊂林加富[2]介绍了激光打孔设备的组成(光学系统㊁冷却系统㊁视觉定位系统(C C D )㊁玻璃运载平台㊁运动控制系统)和打孔经常出现的问题(如孔未穿透㊁尺寸偏差㊁暗裂等)㊂邓君[3]等详细介绍了激光打孔装置及控制系统在光伏玻璃深加工产线的运用㊂1 激光钻孔的原理激光产生的三要素:(1)工作介质:激光产生必须选择合适工作介质(气体㊁液体㊁固体㊁半导体);(2)激励源(泵浦源):使工作介质中出现粒子数反转;(3)谐振腔:将辐射的光来回反射放大㊂激光通过扩束㊁振镜㊁场镜等一系列光学系统后聚焦成平行度很高的微细光束(直径几十微米),获得极高的能量密度照射到材料上,使材料在极短的时间内融化甚至气化,以达到加热和去除材料的目的㊂并通过振镜实现不同图案轨迹将玻璃加工成圆形孔或者是异形孔㊂原理见图1㊂宜兴某公司以前使用的是绿光激光器(激光波长在可见光范围内,肉眼可见激光颜色为绿光,激光器功率在35W 左右),使用一段时间后发现绿光激光器在玻璃粗糙度较大时存在孔未穿透缺陷,严重影响了玻璃的质量,和厂商沟通后使用红光激光器(红外肉眼不可见,需要借助倍频片观察,激光器功率在60W 左右),红光激光器相比绿光激光器功率更高,打孔效果更好,且加工速度更快㊂2玻璃钻孔设备宜兴某公司激光打孔设备按每台激光打孔机上安装的激光头数目可分为单头激光打孔机㊁三头激光打孔机,分别对应四孔㊁三孔的加工(四孔订单占比特别少)㊂背板玻璃孔位置如图2所示㊂单头激光打孔机㊁三头激光打孔机的技术参数如表1所示㊂表1激光打孔机技术参数设备名称单头激光打孔机三头光伏玻璃激光打孔机设备机型J M5050-S30G J M365-A T50R激光器数量/个13可加工玻璃规格/mm2680ˑ14502680ˑ1450打孔方式2.5D振镜+Z轴升降混合2.6D振镜+Z轴升降混合Z轴重复定位精度/mmʃ0.02<ʃ0.3X Y轴运动重复定位精度/μmʃ5ʃ5定位方式机械靠边定位及C C D定位机械靠边定位及C C D定位打孔形状圆孔㊁多边形孔㊁腰型孔㊁台阶孔圆孔㊁多边形孔㊁腰型孔㊁台阶孔激光器类型进口/国产纳秒激光器进口/国产纳秒激光器激光器功率/W3050~100激光器脉宽/n s<10<10Fθ镜头B O X范围/mm60ˑ6050ˑ50设备外形尺寸/mm1500ˑ1820ˑ199010500ˑ3650ˑ2000设备重量/t263激光钻孔设备工艺参数激光打孔参数由电流㊁速度㊁环数㊁环间距㊁焦距(Z向起点)㊁层厚㊁层数组成㊂3.1电流一般设置为功率最大值的电流数,一般电流越大功率越大㊂不同激光头的电流值不同,做浮法玻璃(粗糙度较压延玻璃小,容易打穿)时,根据打孔质量可以适当降低电流,因为电流过大孔会出现毛刺㊂3.2速度正常状态下,振镜速度控制在3200~3500mm/s㊂如果低于3200mm/s,打孔时间会增加1~2s,随着使用时间的增加,激光功率会衰减,光路会有污染㊂振镜速度过快,就会出现打孔效果不佳的现象,所以我司基本设定在3500mm/s㊂3.3环数环数是指激光运行的圈数,如图3所示是3环㊂宜兴某公司环数使用范围是6环或者7环,匹配环间距是0.035mm,碰到压延换机洗辊出来的原片比较难穿透的(玻璃粗糙度较大)使用7环,匹配环间距是3.4 环间距环与环之间的距离叫做环间距,环间距一般设定范围为0.03~0.04mm ㊂环间距对打孔影响不大,一般设定环间距和环数乘积约等于0.2mm ,可理解为掉落的玻璃圆孔与原先玻璃之间有0.2mm 空隙㊂所以5环环间距设为0.04mm ,6环环间距设为0.035mm ,7环环间距设为0.03mm ㊂3.5 焦距玻璃打孔是从玻璃的下表面往上面打,故起始焦距要放到玻璃的下表面偏下一点㊂平整度好的玻璃,焦距往下放的量一般较少(浮法玻璃一般放0.1~0.2mm 的余量)㊂波形度大的玻璃,焦距往玻璃下方的余量就需要更大,余量更大的同时,层数也要相应添加,不然容易出现孔未穿透的缺陷㊂3.6 层厚层厚一般设定为0.020~0.035mm ,层厚越小,需要的层数越多㊂相反,层厚越大,需要的层数越少㊂3.7 层数打孔要想穿透必须要有足够的层数,层数与焦距㊁层厚又有很大关系㊂焦距余量过多,层厚过小,层数相对也就过多,打孔时间也就过长㊂实验后公式如下:层数ˑ层厚=焦距余量+玻璃厚度胡柳平等[4]描述了具体的激光运行路径:1)当振镜Z 轴定位在待加工产品的最下方后,振镜X Y 轴走空程到第一层的螺旋线的内侧,此刻激光器发出激光,Z 轴与X Y 轴联动,X Y 轴走螺旋线,Z 轴平缓上升至第一层d 的中间高度时,此刻Z 轴保持在这个高度静止不动,振镜X Y 轴由内向外继续走设定的螺旋线;当X Y 轴达到第一层的最外侧时,振镜Z 轴平滑上升㊁振镜X Y 轴依旧走本层的螺旋线;2)当振镜Z 轴达到第二层的范围时,X Y 轴的行进方向改成了由外向内的螺旋线;当Z 到达第二层的中间高度时,此刻Z 轴保持在这个高度静止不动,振镜X Y 轴由外向内继续走设定的螺旋线;当Y 轴达到第二层的最内侧时,振镜Z 轴平滑上升㊁振镜X Y 依旧走本层的螺旋线;3)当Z 轴达到第三层的范围时,X Y 轴的行进方向改成了由内向外的螺旋线;当Z 轴到达第三层的中间高度时,此刻Z 轴保持在这个高度静止不动,振镜X Y 轴由内向外继续走设定的螺旋线;当X Y 达到第三层的最外侧时,振镜Z 轴平滑上升㊁振镜X Y 依旧走本层的螺旋线;④如此循环奇数层由内向外㊁偶数层由外往内㊁振镜Z 轴与X Y 联动在相邻两层之间平缓过度上升㊁循环往复,直到振镜Z 轴与X Y 轴联动走完设定的层数D 的螺旋线,此刻,关闭激光器激光,振镜X Y 与Z 均回到初始位置㊂激光运行路径如图4所示㊂各激光器品牌的工艺参数如表2所示,宜兴某公司选用的是E d ge w a v e 激光器㊂表2 各激光器品牌的工艺参数玻璃及孔径/mm激光器品牌最快钻孔时间/s 崩边/mm频率/k H z 脉宽/n s振镜速度/(mm ㊃s-1)环数环间距/mm层厚/mm层数2.5压花*Φ122浮法*Φ12E d g e w a v e 3.60.3510010400050.040.650553.80.410010350050.040.550562.5压花*Φ122浮法*Φ12莱泽4.10.41009.3420050.040.045753.60.31009.3420050.040.045752.5压花*Φ122浮法*Φ12I P G 4.60.416010500050.040.040853.90.430010400050.040.0501002.5压花*Φ122浮法*Φ12J P T3.80.420012400050.040.040903.50.420012420050.040.04090(下转第页)4结论钢筋混凝土拱桥承载力高㊁结构稳定性好㊁造价低廉㊁维护工作量少㊁维护费用低,在各类桥型中有着很强的竞争力㊂其中实腹式钢筋混凝土拱桥更加具备了良好的城市景观效果,该文以某公园景观拱桥工程为依托,设计总结如下:a.根据设计要求与当地地形㊁地质确定最优桥型方案㊂b.矢跨比对结构的弯矩影响较大,随着矢跨比的减小,拱圈各计算截面的弯矩整体均增大㊂c.矢跨比对结构的剪力影响较大,随着矢跨比的减小,拱脚及跨中截面剪力均增大,拱顶截面剪力变化较小㊂d.矢跨比对结构的轴力㊁裂缝影响较大,随着矢跨比的减小,1/4截面及拱顶截面拱圈的轴力㊁裂缝整体均增大,但拱脚截面轴力㊁裂缝呈先减小后增大的趋势㊂e.综合分析得出本桥矢跨比取1/3~1/4时结构受力较合理,在实际设计中矢跨比应结合景观需求及结构受力合理综合取舍㊂参考文献[1]蒋定衍.人行景观拱桥拱圈受力分析[J].城市道桥与防洪,2018(8):149-150,194.[2]杨威.不同矢跨比对拱形连续梁结构受力的影响研究[J].交通科技,2016(4):16-18.[3]刘伟长,吕建根.矢跨比对钢管混凝土拱桥受力性能的影响[J].山西建筑,2008(19):329-330.[4]刘辉,张明科.实腹式钢筋混凝土拱桥的设计与研究[J].黑龙江交通科技,2017,40(6):117,119.[5]郭学峰.矢跨比对钢桁架拱桥静力特性的影响分析[J].交通世界,2021(21):18-19,31.[6]刘浩.拱结构矢跨比设计研究[D].长沙:长沙理工大学,2015.(上接第46页)4结语根据多年的生产经验介绍了光伏玻璃激光打孔机的设备㊁工作原理和工艺参数,只有熟悉了设备㊁原理和工艺参数,并进行有效的过程控制,才能最大限度地提高激光打孔的效率和良率,从而降低生产成本㊁提高经济效益㊂参考文献[1]彭寿,杨京安.太阳能压延玻璃工艺学[M].北京:化学工业出版社,2018.[2]林加富.激光打孔技术在光伏背板玻璃上的应用[J].玻璃,2022(2):53-57.[3]邓君,刘路明,丁玉祥.激光打孔装置及控制系统在光伏玻璃深加工产线的运用[J].建材世界,2022,43(4):79-82.[4]胡柳平,朱宇军,冯建华,等.一种激光钻孔控制方法[P].C N109352190A.2019-02-19.。
激光打孔
去
除 材 料
※ 氧助熔化切割: 金属被激光迅速加热至燃点以上，与氧发生剧烈的氧化反应（即燃 烧），放出大量的热，又加热下一层金属，金属被继续氧化，并借助气体压力将氧
技 化物从切缝中吹掉。
术
上一页 回首页 下一页 回末页 回目录
7.3.2 激光切割
第
4. 激光切割的工艺参数及其规律
七 章
※ 激光功率: 激光切割时所需功率的大小，是由材料性质和切割机理决定的。
激 结构钢和合金工具钢都能够用激光切割方法得到良好的切边质量 ；铝及铝合金
光 不能用氧助熔化切割而要熔化切割机制 ；飞机制造业常用的钛及钛合金采用空
加 工 技
气作为辅助气体比较稳妥，可以确保切割质量；大多数镍基合金也可实施氧助熔 化切割；铜及铜合金反射率太高，基本上不能用10.6μ的二氧化碳激光进行切割。
7.3.1 激光打孔
第
1.激光打孔原理：激光打孔机的基本结构包括激光器、加工头、冷却系统、数控
七
装置和操作面盘（图7-13）。加工头将激光束聚焦在材料上需加工孔的位置，适
章
当选择各加工参数，激光器发出光脉冲就可以加工出需要的孔。
激 光 加 工 技 术
§7.3
图7-13 激光打孔机的基本结构示意图
2.激光打孔时材料的去除主要与激光作用区内物质的破坏及破坏产物的运动有
第 七 章 激 光 加 工 技 术
去 嘴到工件表面的距离对切割质量也有较大影响，为了保证切割过程稳定，这个距
除 材
离必须保持不变。
料
技
术
上一页 回首页 下一页 回末页 回目录
7.3.2 激光切割
第
5.工业材料的激光切割
七 章
※ 金属材料的激光切割:二氧化碳激光器成功的用于许多金属的切割实践；利用 氧助熔化切割方法切割碳钢板的切缝可控制在满意的宽度范围内 ；大多数合金
特种加工之激光加工
特种加工之激光加工Special processing laser processing班级B090202 学号B09020236 姓名郑世春摘要激光加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等。
用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。
激光能适应任何材料的加工制造，尤其在一些有特殊精度和要求、特别场合和特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。
关键词：激光加工激光技术AbstractLaser processing refers to the use of the laser beam is projected onto the surface of the material produced by thermal effect to complete the process, including laser welding, laser cutting, surface modification, laser marking, laser drilling and micro processing. With the laser beam to the material for a variety of processing, such as drilling, cutting, cutting, welding, heat treatment. The laser can adapt to any material manufacturing, especially in some of the special requirements of precision and, special occasions and special material manufacturing plays an irreplaceable role.Key words: laser processing laser technology1、引言激光是20世纪人类的四大发明之一,现在已经广泛应用于工业、军事、科学研究和日常生活中。
几种激光器的结构示意
几种激光器的结构示意激光器是一种能够产生激光光束的器件。
不同类型的激光器通过不同的结构设计来产生不同的激光波长和激光功率。
下面将介绍几种常见的激光器结构示意。
1.气体激光器气体激光器利用气体放电产生激光。
气体激光器的基本结构包括激活介质、激励源和谐振腔。
激活介质是气体，常用的有氖、氩、氮气等。
激活介质通常填充在放电室内，由于电压作用下的电子激发使激发介质处于激发态，然后通过自发辐射产生的辐射光激发其他激发介质，从而实现光的放大效应。
激光器的谐振腔是由两块平面反射镜构成的，通过调节反射镜间的距离，可以实现激射光束的调谐。
2.固体激光器固体激光器是指利用固体介质产生激光。
固体激光器的基本结构包括激发源、增益介质和谐振腔。
激发源通常是一个脉冲电流或者光源，通过激发能量传递给增益介质，使其转化为激发态。
增益介质通常是晶体或者玻璃，如Nd:YAG晶体、Nd:YVO4晶体等。
激发能量在增益介质中逐渐积累，产生激光放大效应。
激光器利用谐振腔来限制光的传播方向，提供光的增益和反射，从而产生高激光功率输出。
3.半导体激光器半导体激光器是利用PN结构形成的电流与光的耦合效应来产生激光。
它的基本结构主要由P型半导体层、N型半导体层和激活层组成。
激活层是半导体激光器的核心部分，通过电流注入的方式产生激发态电子和空穴，然后通过电子空穴复合过程，放出激光。
半导体激光器具有体积小、发光效率高、功耗低等优点，广泛应用于通信、医疗等领域。
4.光纤激光器光纤激光器是利用光纤作为激光介质的激光器。
光纤激光器的基本结构包括光纤、增益介质和谐振腔。
增益介质通常是受控的掺杂光纤，如掺钕光纤、掺铽光纤等。
激发源通过光纤输入激发介质，产生激发态，然后通过自发辐射和受激辐射过程产生激光。
谐振腔的结构通常根据需要采用不同的方式，如光栅镜、光纤光栅、光纤环等。
以上是几种常见的激光器结构示意，每种激光器都有特定的工作原理和结构设计，以满足不同的应用需求。
激光切割与打孔PPT演示课件
5
材料成型加工的主要方式：
（1）材料的去除过程！ （2）材料的添加过程！
（3）材料的连接过程 （4）材料的变形过程！ （5）材料的相变过程！
6
激光材料加工技术的主要方式：
（1）激光去除材料工艺：激光切割、刻蚀、三维 铣削（雕刻）、打孔等；
57
激光切割尖角和圆角时如何确保质量
采用相对较低的脉冲激光输出，调节占空 比；
在尖角出喷射一定的冷却水，这不会影响 切割过程（因为热作用和氧气的作用）， 而由于表面张力的作用会冷却周围的环境。
58
激光切割厚板时的焦点位置
一般应该在工件 表面之下的一定 位置（1mm）；
对于厚板，焦点 位置应该安放在 哪里？
xx大学研究生课程 激光先进制造技术 第4章 激光切割与打孔技术
1
激光束与材料的交互作用
R＋α－T＝1， R为反射系数，
α吸收系数， T为透射系数。
吸收率与波长的关系
2
吸收率与温度的关系
吸收率随材料温度升高而变化
3
吸收与表面膜层的关系
添加膜层可以提高金属对激光束的吸收率
4
激光功率密度对物质作用规律的影响
如果通入氧气，则反应提供的能量将用于 切割。
碳钢：60％能量（化学能） 不锈钢：60％能量（化学能） 钛合金：90％能量（化学能） 因此可以提高切割速度。 一般而言，切割速度越快，透过的能量越少，
热穿透越少，切割质量越好！
20
反应熔化切割时的液滴输运过程 无氧切割时，
ŋP=wtVρ[CpΔT+Lf+m’Lv] 有氧切割时，
27
激光加工
质量优势
技术特质
实际应用
切割缝边缘热影响区小 激光切割需要的总能量少 大型电机硅钢铁芯下料
激光切割的切缝窄小
激光切割的能量高度集中 石油管的过滤缝切割
切割精度高、工件变形小 激光聚焦光斑的直径小 汽缸垫的切割成型
激光打孔中，要详细了解打孔的材料及打孔要求。从理论上讲， 激光可以在任何材料的不同位置，打出浅至几微米，深至二十几毫 米以上的小孔，但具体到某一台打孔机，它的打孔范围是有限的。 所以，在打孔之前，最好要对现有的激光器的打孔范围进行充分的 了解，以确定能否打孔。
激光打孔的质量主要与激光器输出功率和照射时间、焦距与发散 角、焦点位置、光斑内能量分布、照射次数及工件材料等因素有关。 在实际加工中应合理选择这些工艺参数。
一、激光打孔
激光打孔的优点：
二、激光切割
激光切割是激光加工的重要应用领域。激光切割是利用高能量
密度的激光束熔化或汽化材料，并用辅助气体吹除熔化材料形成割
缝的过程。激光切割切缝窄，几乎没有切割残渣，热影响区小，切
割噪声小，能够按照AutoCAD设计文件快速完成制造过程，不需要 增加其他的模具费用。
3．焦点位置
五、激光焊接
4．光斑内的能量分布
六、激光热处理
5．激光的多次照射
表面处理
6．工件材料
冲击强化
二、激光切割
七、激光存储
刻划、雕刻
八、激光快速成形技术
一、激光打孔
随着近代工业技术的发展，硬度大、熔点高的材料应用越来越 多，并且常常要求在这些材料上打出又小又深的孔，例如，钟表或 仪表的宝石轴承，钻石拉丝模具，化学纤维的喷丝头以及火箭或柴 油发动机中的燃料喷嘴等。这类加工任务，用常规的机械加工方法 很困难，有的甚至是不可能的，而用激光打孔，则能比较好地完成 任务。
激光加工_05_1激光打孔
脉冲宽度的选择
• 根据孔的要求选择脉宽
– 打深而小的孔，宜选用较长的脉冲宽度； – 打大而浅的孔，则宜选用较短的脉冲宽度； – 在加工高质量孔时，宜选用较短的脉冲宽 度，可避免孔壁堆积熔融物。
焦 距
• 选用焦距短的透镜，适合打小而深的 孔，原因在于使聚焦光斑尽可能减小， 从而获得较高的功率密度。
2.w0
激光打孔方法
• 回转法 • 套料法
影响打孔精度的因素
• • • • 孔径 孔深 圆度 锥度
孔径
影响孔径精度的主要因素有激光器的发散 角、激光器的输出能量、聚焦物镜的焦 距、焦点相对于工件表面的位置及工件 材料的性质。一般来说，发散角越大孔 径就越大，输出能量越大，孔径就越 大，工件材料的熔点越高、导热性能越 好孔径就越小。
焦点直径
3
焦距和孔深及孔径的关系
3( r 2ε − θ hs ) + [9( r 2ε − θ hs ) 2 − 12θ 2 s 2 h 2 ] f = 6θ 2
1 3
焦距的选择
• 在加工小而深的孔时，从公式中算得的 值较小，这就给打孔过程中的镜头防护 带来困难。因此，有实用价值的焦距应 大于20mm。焦距超过120mm，聚焦光斑 大，使功率密度下降，打孔困难，而且 孔质量较差。如果不是零件上孔的空间 位置不允许，一般最好不用长焦距镜头。
激光打孔
激光打孔是将聚焦 的脉冲激光束射向 工件，将其指定范 围“烧穿”。一般采 用固体激光器，以 脉冲方式打孔。
激光打孔
I0
I
光强分布
x
I0Biblioteka 1 e2激光束 聚焦透镜 工作气体 金属蒸汽 气嘴 工件
熔渣
孔径
激光打孔机理
当高强度的聚焦脉冲能量照射到材料时，材料表面 温度升高至接近材料的蒸发温度，此时固态金属开始 发生强烈的相变，首先出现液相，继而出现气相。 金属蒸汽瞬间膨胀以极高的压力从液相的底部猛烈 喷出，同时也携带着大部分液相一起喷出。由于金属 材料溶液和蒸汽对光的吸收比固态金属要强的多，所 以材料将继续被强烈地加热，加速熔化和气化。 在开始相变区域的中心底部形成了更强烈的喷射中 心，开始时在较大的立体角范围内外喷，而后逐渐收 拢，形成稍有扩散的喷射流。这是由于相变来得极其 迅速，横向熔融区域还来不及扩大，就已经被蒸汽携 带喷出，激光的光通量几乎完全用于沿轴向逐渐深入 材料内部，形成孔型。
激光打印机的结构组成和工作原理PPT课件
激光打印机的整机结构
1、激光打印机的外部结构
通过观察会发现，激光打印机的外部结构主要包括外壳、控制面板、接口、托纸架、 卡纸导轨、送纸器、出纸器扩展板或出纸盒等几部分。
外壳
控制面板
接口
托纸架
纸盒
出纸器扩展板
卡纸导轨
送纸器
手动送纸器
控制面板 接口
纸盒
激光打印机的整机结构
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/30
激光打印机的整机结构
4、激光打印机的电源电路
激光打印机电源电路的主要作用是为打印机提供工作电压。激光打印机的电源 大多数采用开关电源。打印机的直流输出电压主要有两组。一组是+5V，主要供给 逻辑电路和操作面板指示灯；另一组为字车、输纸电机等提供直流驱动电压源。不 同机型的直流驱动电压是不相同的，一般为24V~42V。
激光打印机的工作原理
在图像从感光鼓转印到打印纸上之后，要通过定影器的加热辊和定影下辊，此时加 热辊的热量将墨粉熔化，两个轧辊之间的压力又迫使溶化后的墨粉进入纸的纤维中， 使图像固定，然后将加热后的打印纸输出到打印机的出纸托盘，最后再将感光鼓上残 留的墨粉“清除”，使感光鼓表面的电位回复到初始状态，这时整个打印过程宣告结 束.
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/30
激光打印机的整机结构
3、激光打印机的控制电路
激光打印机控制电路板的作用是与计算机通过接口或网络进行通信，接收计算机 发送的控制和打印信息，同时驱动控制主电机、激光扫描电机及控制操作面板完成打 印工作。
激光打印机的控制电路主要包括主控制电路系统、接口电路系统、扫描驱动电路、 主电机驱动电路和高压转印电路等。
laser钻孔培训教材可修改版ppt课件
50 - 100mm
• De-focused spot • Larger spot size • Lower energy density • Stop on inner copper layer
Laser 钻机介绍 ESI UV Laser的钻孔参数:
Dielectric Dielectric
Spiraling Trepanning
Cause and Effect
Reflection from hole bottom
Incorrect position of Laser mode(single
mode)to the hole
Laser Microvia缺陷分析
a
LASER
b
Beam
Reflection
Single Mode
Laser Microvia缺陷分析
Laser Microvia缺陷分析
b. Unsuitability of resin thickness
60μm
80μm
c. Single-mode processing
Laser Microvia缺陷分析
d. Unsuitability of LASER pulse energy
e. Incorrect position of LASER Beam
Barrel Shaped Inner Hole (6)Micro Crack
(8)Void
(7)Damage
PROBLEMS Under Cut Delaminate
Laser Microvia缺陷分析
(1)Under Cut
(2)Delaminate
Cause and Effect Heat accumulation from RCC copper surface Impact to the RCC surface by Laser Beam
激光打孔与切割课件
B、光束模式 聚焦能力与它光束模式有关。基模(TEM00) ，光斑内能量呈高斯
分布，几乎可把光束聚焦到理论上最小的尺寸。而高阶或多模光束的能 量分布较扩张，经聚焦的光斑较大而能续密度较低，用它来切割材料犹 如一把钝刀。
三
C、焦点位置
此外普通香烟过滤嘴上的小孔、喷雾器阀门上的小孔，也在采用激光 加工。喷雾器罐和瓶子颈部都有一个用来控制压缩物质（比如除臭剂、油料 或者其他液体）的流量，阀门使用的性能就由喷雾器上这只小孔来决定了。 这只小孔的直径为10微米到40微米，用其他机械加工方法不那么好做，用激 光来加工，能保证质量，每小时还可以打4万个小孔呢！
单脉冲激光打孔的孔深小于1mm，对应的孔径为0.005~0.4mm； 多脉冲激光打孔的孔深可达3mm，最大孔径可达1mm。
2019年9月11日星期 三
B、脉冲YAG激光打精密孔 例如用脉冲YAG激光能在厚度为1mm的珍珠宝石上打出16个直径
为0.2mm的高精度系列孔，加工精度为±0.03mm，孔间隔为0.01mm，加工 速率为每分钟打一个孔。
B、焦点位置的选择：对于比较厚的材料，激光束焦点位置应位于工件的 内部，如果材料比较薄，激光束焦点需放在工件表面的上方。这样的安排 会让打出来的小孔上下大小基本上一致，不出现“桶状”的小孔。
※ 激光打孔中离焦量对打孔的影响 三
2019年9月11日星期
离焦量对打孔质量的影响
4）、激光打孔的应用
三
2019年9月11日星期
陶瓷·Φ0.5mm孔·激光打孔
三
叶片·Φ0.5mm小孔·激光打孔
2019年9月11日星期
叶片是喷气涡轮发动机 的重要部件之一。工作状态下， 该部件在高温燃气中高速旋转。 为提高叶片的耐高温性能，人们 正在积极研制一种新型叶片， 该叶片具有特殊的中空结构，并 在表面用激光打孔工艺制作了一 系列与中空部分贯通的小孔。 工作时向叶片中空部分不断灌入 冷气，经小孔泄出后在叶片表面 形成冷气保护膜。这样叶片虽处 于高温燃气之中，其本身温度相 对而言并不很高。显然，这种设 计极大地改善了叶片的耐高温性 能，有益于延长叶片的使用寿命。
激光原理5.1固体激光器的基本结构与工作物质
➢红宝石激光器的优点和主要缺点 。
5.1.2 固体激光器的泵浦系统
1. 固体激光工作物质是绝缘晶体，一般都采用光泵浦激励。目前的泵浦 光源多为工作于弧光放电状态的惰性气体放电灯。泵浦光源应当满足两 个基本条件。 2. 常用的泵浦灯在空间的辐射都是全方位的，因而固体工作物质一般都 加工成圆柱棒形状，所以为了将泵浦灯发出的光能完全聚到工作物质上， 必须采用聚光腔。
1.在一个具有N个粒子相互作用的晶体中，每一个能级会分裂成为N个能级，因此 这彼此十分接近的N个能级好象形成一个连续的带，称之为能带，见图(5-23)。
图(5-23) 固体的能带
图(5-24) 本征半导体的能带
2. 纯净(本征)半导体材料，如单晶硅、锗等，在绝对温度为零的理想状态下，能 带由一个充满电子的价带和一个完全没有电子的导带组成，如图(5-24)。
图(5-26) PN能带
➢在P-N结上加以正向电压V时，形成结区的两个费米能级E
F
和E
F
，称为准费米能
级，如图(5-27)。
图(5-27) 正向电压V时形成的双简并能带结构
5.4.2 PN结和粒子数反转
2. 粒子数反转
➢产生受激辐射的条件是在结区的导带底部和价带顶部形成粒子数反转分布。
➢激光器在连续发光的动平衡状态，导带底电子的占据几率为
5.4.3 半导体激光器的工作原理和阈值条件
1. 半导体激光器的基本结构和工作原理 ➢图(5-28)示出了GaAs激光器的结构。
图(5-28) GaAs激光器的结构
2. 半导体激光器工作的阈值条件 ➢激光器产生激光的前提条件除了粒子数发生反转还需要满足阈值条件
Ga内21Llnr1r2
激光打孔机纸张反转机构的研制和应用
激光打孔机纸张反转机构的研制和应用摘要：经过多方咨询和反复试验验证，采用特殊印刷工艺的高光接装纸进行反打可以解决打孔合格率低和变异系数大等问题，而原打孔方式进行反打还需解决一些技术瓶颈问题，本文就激光打孔机采用机械原理设计安装纸张反打装置进行有益尝试。
关键词：激光打孔；降焦；反转机构近几年，各大烟草企业越来越重视卷烟的焦油量，“低焦油”一度成为热名词。
为了减少烟草燃烧过程中所产生的焦油、尼古丁、一氧化碳等有害物质对人体的摄入量，一项主要的方式是采用激光盘纸打孔技术达到降焦目的。
激光打孔机采用物理措施，在卷烟盘纸（水松纸）上用激光器打下规则的微型圆孔（孔径一般在0.06～0.50mm左右），在吸食的过程中对有害物质进行有效排放和空气稀释，一定程度上起到保护消费者健康的目的。
经过多方咨询和反复试验验证，采用特殊印刷工艺的高光接装纸进行反打可以解决打孔合格率低和变异系数大等问题，而原打孔方式进行反打还需解决一些技术瓶颈问题，本文就激光打孔机采用机械原理设计安装纸张反打装置进行有益尝试。
一、原激光打孔机结构原理及存在的问题目前金芒果实业总公司使用的是上海杰瑞电子有限公司的HSL650型高速激光盘纸打孔机，该机型包括绕纸、激光器、光学、除尘、激光保护和控制等系统组成，是典型的光电软一体化设备，该机型对常规水松纸能够快速、精准、高效地进行激光打孔。
图1 原激光打孔机工位图HSL650型高速激光盘纸打孔机穿纸方式由放卷开始，盘纸由放卷轴逆时针转动送出，经气动浮辊和测速器，途径BST过程纠偏装置进入打孔托架（即打孔区域），打孔后经打孔成像、过辊进入收卷。
放卷由伺服电机驱动，由测速器检测到纸张速度，上传到PC，由张力控制系统控制电机的转矩，气动浮辊配合使用保证纸张运行平稳。
收卷由收卷电机驱动，同时由测速器测速上传数据到PC，由PC输出信号控制放卷速度同步。
原激光打孔机工位图如图1所示，绕卷系统的收放卷工位在右侧，如图1-9、12工位所示，打孔工位在左侧，如图1-16工位所示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
五、激光焊的优点
图7-21 深熔焊小孔示意图
7
7.3 激光打孔
一、激光打孔原理
激光打孔机的基本结构包括激光器、加工头、冷却系统、数控装置和操作面盘 （图7-13）。
图7-13 激光打孔机的基本结构示意图
二、激光打孔工艺参数的影响
※ 脉冲宽度对打孔的影响 ：脉冲宽度对打孔深度、孔径、孔形的影响较大。窄 脉冲能够得到较深而且较大的孔；宽脉冲不仅使孔深度、孔径变小，而且使孔的 表面粗糙度变大，尺寸精度下降。
10
7.4 激光切割
一、激光切割的原理与特点
1、切割过程中激光光束聚焦成很小的光点（最小直径可小于0.1mm）使焦点处 达到很高功率密度（可超过106W/cm2）。如图7-17所示为激光切割头的结构， 除了透镜以外它还有一个喷出辅助气体流的同轴喷嘴。
加工技术 光纤通信系统中的激光器和光放大器
1
7.1 激光加工的一般原理
1.激光加工大都基于光对非透明介质的热作用，也即吸收光能引起的热效应。 因此激光光束特性、材料对光的吸收作用以及导热性等有重大影响；
1）光束特性
例：一个CO2激光器，设聚焦前透镜面上光斑尺寸 10mm，有效截面输出功
率为200W，透镜焦距f＝10mm，求透镜后焦点处光斑有效截面内的平均功率密 度？
二、激光打孔工艺参数的影响
※ 脉冲激光的重复频率对打孔的影响 用调Q方法取得巨脉冲时，脉冲的平均功率基本不变，脉宽也不变，重复频率越高 ，脉冲的峰值功率越小，单脉冲的能量也越小。这样打出的孔深度要减小。
※ 被加工材料对打孔的影响 材料对激光的吸收率直接影响到打孔的效率。由于不同材料对不同激光波长有不同 的吸收率，必须根据所加工的材料性质选择激光器。
8
7.3 激光打孔
二、激光打孔工艺参数的影响
※ 激光打孔中离焦量对打孔的影响 当激光聚焦于材料上表面时，打出的孔比较深，锥度较小。在焦点处于表面下某一 位置时相同条件下打出的孔最深；而过分的入焦和离焦都会使得激光功率密度大大 降低，以至打成盲孔（图7-15）。
图7-15 离焦量对打孔质量的影响
9
7.3 激光打孔
※ 氧助熔化切割: 金属被激光迅速加热至燃点以上，与氧发生剧烈的氧化反应 （即燃烧），放出大量的热，又加热下一层金属，金属被继续氧化，并借助气体 压力将氧化物从切缝中吹掉。
三、激光切割的工艺参数及其规律
※ 激光功率: 激光切割时所需功率的大小，是由材料性质和切割机理决定的。 ※ 切割速度: 在一定功率条件下，板厚越大，切割速度越小。切割速度对切口表 面粗糙度也有较大影响。
图7-20 激光热导焊焊接不锈钢时功率与 焊接速度、熔化深度的关系
5
7.2 激光焊接
三、激光热导焊
2）激光热导焊的工艺以及部分参数 ※ 离焦量对焊接质量的影响：因为焦点处激光光斑中心的光功率密度过高，激光 热导焊通常需要一定的离焦量，使得光功率分布相对均匀。
正离焦：焦平面位于工件上方；负离焦：焦平面位于工件下方
2）材料的反射、吸收和导热性
※激光正入射，在光点中央的温度上升值ΔT与被吸收的光功率、导热系
数之间的关系
T
P
' 0
K
2.激光加工举例 1）激光焊接 2）激光打孔 3）激光切割
3
7.2 激光焊接
一、激光焊接是一种材料连接，主要是金属材料之间连接的技术。 其优点：
1）用激光很容易对一些普通焊接技术难以加工的如脆性大、硬度高或柔软性强 的材料实施焊接。 2）在激光焊接过程中无机械接触,易保证焊接部位不因热压缩而发生变形 3）激光束易于控制的特点使得焊接工作能够更方便的实现自动化和智能化。
四、激光深熔焊
1）激光深熔焊的原理 当激光功率密度达到106—107W／cm2时，功率输入远大于热传导、对流及辐射 散热的速率，材料表面发生汽化而形成小孔（图7-21），孔内金属蒸汽压力与四 周液体的静力和表面张力形成动态平衡，激光可以通过孔中直射到孔底。
2）激光深熔焊工艺参数 ※ 临界功率密度：深熔焊时，功率密度必须大于某 一数值，才能引起小孔效应。这一数值，称为临界 功率密度 ※ 激光深熔焊的熔深 ：激光深熔焊熔深与激光输出 功率密度密切相关，也是功率和光斑直径的函数。
※ 脉冲激光热导焊的脉冲波形：脉冲波形对于焊接质量也有很大的影响 ※脉冲激光热导焊的脉冲宽度：脉冲宽度影响到焊接熔深，热影响区的宽度等焊 接的质量要求。脉宽时间长，焊接熔深热影响区都大，反之则小。因此，要根据 激光功率的大小，要求的焊接熔深和热影响区的宽度大小来适当选择脉冲宽度。
6
7.2 激光焊接
2）材料的反射、吸收和导热性
※光波照射在不透明的物体表面时， 一部分被反射，一部分被吸收；不
同材料的反射率和波长有密切的关系；
R
(1 (1
)2 )2
k2 k2
※设入射到材料表面的光强为I0，材料吸收系数为α，则进入到材料内部 距表面距离为x处的光强为
I I0ex
2
7.1 激光加工的一般原理
11
7.4 激光切割
二、激光切割分类及其机理
※ 汽化切割:工件在激光作用下快速加热至沸点，部分材料化作蒸汽逸去，部分 材料为喷出物从切割缝底部吹走。这种切割机制所需激光功率密度一般为108Ｗ /cm2左右，是无熔化材料的切割方式 ※ 熔化切割: 激光将工件加热至熔化状态，与光束同轴的氩、氦、氮等辅助气流 将熔化材料从切缝中吹掉。熔化切割所需的激光功率密度一般为107Ｗ/cm2左右
二、图7-19所示为一种显象管阴极芯的激光焊接设备原理。
图7-19阴极芯的激光焊接设备原理图 1:光束分束器；2:聚焦透镜；3：阴极芯
4
7.2 激光焊接
三、激光热导焊
1）激光热导焊的原理 热导焊时，激光辐射能量作用于材料表面，激光辐射能在表面转化为热量。表面 热量通过热传导向内部扩散，使材料熔化，在两材料连接区的部分形成溶池。溶 池随着激光束一道向前运动，溶池中的熔融金属并不会向前运动。 2）激光热导焊的工艺以及部分参数 ※ 激光热导焊的连接形式：片状工件的焊接形式有对焊、端焊、中心穿透熔化焊 ※ 激光功率密度：激光功率密度低则熔深浅、焊接速度慢。见图7－20