Molibden (Mo) je jedinstven metalni materijal. Iako se općenito čini kao neupadljiv srebrno-bijeli metal, njegova stabilna fizikalna i kemijska svojstva omogućuju njegovu široku upotrebu u scenarijima visoke-temperature i visokog-stresa. Nezamjenjiva je sirovina za industrije kao što su zrakoplovstvo, nuklearna energija, poluvodiči i precizna medicina. Posljedično, strojna obrada molibdena je izuzetno teška; posebno, kada se izvodi visoko{6}}precizna obrada mikro-rupa na molibdenu, većina tradicionalnih procesa teško ispunjava zahtjeve.
Kao najsuvremeniji proces obrade-mikronske-preciznosti, femtosekundna laserska tehnologija nudi prednosti kao što su hladna obrada (hladna ablacija), rad-bez naprezanja, neovisnost o materijalu i visoka preciznost, igrajući značajnu ulogu u mikro-nano proizvodnji u raznim područjima. Točnije, karakteristika-neovisnosti o materijalu femtosekundnih lasera učinkovito rješava izazov s kojim se tradicionalni procesi suočavaju pri obradi preciznih mikro-rupa u molibdenu.
Što je femtosekundni laser?
Femtosekundni laser odnosi se na laser sa širinom impulsa na razini femtosekunde. Femtosekunda je jedinica vremena, gdje je 1 femtosekunda=10⁻¹⁵ sekundi. Da se krećemo brzinom svjetlosti, pomak u 1 femtosekundi bio bi 0,3 μm, što pokazuje da je 1 femtosekunda iznimno kratko vrijeme.
Drugim riječima, kratko trajanje pojedinačnog-pulsa femtosekundnog lasera omogućuje izuzetno visoku vršnu snagu. Stoga se može postići trenutačno uklanjanje ciljanog materijala, što rezultira učincima strojne obrade kao što je minimalna zona utjecaja topline (HAZ), bez prelivenog sloja i bez mikro-pukotina.
Zašto su molibdenu potrebni femtosekundni laseri?
Molibden posjeduje stabilna fizikalna i kemijska svojstva, što ga čini široko primjenjivim u scenarijima visoke-temperature i visokog{1}}stresa. Međutim, sukladno tome, strojna obrada molibdena je izuzetno teška. Posebno:
1. Visoka čvrstoća i velika tvrdoća:
Molibden je prijelazni metal s vrlo jakim međuatomskim veznim silama, što mu omogućuje održavanje visoke čvrstoće i tvrdoće i na sobnoj temperaturi i na povišenim temperaturama. Stoga se u poljima ekstremno visoke-temperature i visokog{2}}tlaka kao što su zrakoplovi i poluvodiči molibden često bira kao sirovina za mlaznice. Kada se na molibden primijeni tradicionalna mehanička obrada, alati za rezanje ili svrdla skloni su brzom trošenju. Nadalje, proces lako stvara kontaktni stres ili lokalne visoke temperature, što dovodi do pucanja rubova mikro-rupa i indukcije mikro-pukotina.
2. Visoko talište:
Talište molibdena je čak 2623 stupnja i otporan je na visoko-temperaturnu ablaciju; stoga njegova obrada zahtijeva izuzetno visoku gustoću energije. Obični laseri, pri obradi molibdena, izuzetno su skloni stvaranju velike toplinske -zone (HAZ), što rezultira nedostacima kao što su krateri ili nazubljeni rubovi duž rubova reza.
Ukratko, karakteristike molibdena kao tvrdoće i vatrostalnosti čine preciznu strojnu obradu materijala, posebno visoko{0}}preciznu obradu mikro-rupa, iznimno teškom. Tradicionalni postupci bušenja i obični laseri uglavnom ne mogu zadovoljiti zahtjeve.
Mikro i nano precizna laserska oprema za obradu
Femtosekundna laserska tehnologija nije samo jednostavna nadogradnja konvencionalnih lasera; nego predstavlja napredak u principima obrade koji su ukorijenjeni u kontinuiranom istraživanju i razvoju mikronske skale. Osobito je-prikladan za zahtjeve proizvoda koji uključuju mikro-rupe, rezanje i jetkanje na mikro-razini. Posljedično, čak i kada se suočavaju s teškim--materijalima za strojnu obradu poput molibdena, femtosekundni laseri mogu s lakoćom i preciznošću obaviti zadatak.
To je zato što femtosekundni laseri rade na ekstremima u smislu gustoće energije, vremena interakcije, prostorne skale i kontrolirane skale apsorpcije energije od strane materijala. Kao rezultat toga, fizički učinci i mehanizmi interakcije koji se koriste tijekom proizvodnog procesa bitno se razlikuju od tradicionalnih laserskih-procesa interakcije materijala. Stoga omogućuju vrhunsku preciznu obradu mikro-rupa od molibdena. Posebno:
1. Veličina rupe:
Obrada tankih molibdenskih materijala femtosekundnim laserom općenito je ograničena na debljinu unutar 2 mm. Trenutno, unutar odgovarajućeg raspona debljine, femtosekundni laseri mogu obraditi minimalne promjere rupa od 3 μm za konusne rupe i 20 μm za okomite rupe. To je znatno manje od tradicionalnih preciznih procesa strojne obrade, čime se proširuje opseg primjene mikro-rupa od molibdena.
2. Vertikalnost bočne stijenke:
Femtosekundni laseri mogu obraditi i konusne i okomite rupe. Osobito za posebne zahtjeve, fleksibilnost kontroliranog suženja koju nude femtosekundni laseri pruža jasnu prednost, omogućujući bolju kontrolu nad prolazom medija kao što su ioni, plinovi i tekućine.
3. Dimenzionalna točnost:
Femtosekundni laseri mogu postići promjer otvora ili točnost rezanja unutar ±1μm, što je standard koji tradicionalni laseri ili konvencionalni procesi obrade ne mogu zadovoljiti. To je metoda obrade relativno bliska tehnikama preciznosti-nanometarske razine kao što je FIB (fokusirana ionska zraka) i fotolitografija, koja služi kao most koji povezuje mikrometarsku i nanometarsku ljestvicu.
4. Kvaliteta obrade:
Femtosekundna laserska obrada metoda je "hladne ablacije" (hladna obrada) kojom se može postići mikro-mašinska obrada mikro-rupa na razini mikrona-bez -pukotina i glatkih bočnih stijenki. Unutarnja hrapavost stijenke ovih mikro-rupa može se jamčiti unutar Ra 0,4 μm ili čak nisko od 0,2 μm. Ova karakteristika omogućuje mikro-rupama molibdena obrađenim femtosekundnim laserima da se istaknu u optičkom polju, ispunjavajući zahtjeve obrade za otvore u visoko{10}}opremi za slikanje ili poluvodičima.