激光加工在锂电池生产中的应用
与传统的机械加工相比，激光加工拥有无工具磨损、切割形状灵活、边缘质量控制、精确性更高和运营成本较低等优势。
而锂电池因为其优异的性能，被广泛应用于电子品消费、机动车和能源市场，它的生产技术革新显得尤为重要。
锂电池的生产步骤是典型的“roll-to-roll”过程，需经历两道加工步骤——薄膜到单个电池、以及单个电池组装成电池系统。典型的锂电池有三层薄膜——阳极膜、隔离膜和阴极膜，如下图所示。
电极镀层厚度通常为100 μm，而隔离膜为50 μm。阳极膜是镀石墨的铜膜，阴极膜是镀锂金属氧化物的铝膜，隔离膜则由聚丙烯和聚乙烯构成。锂电池生产过程：
由于对精确性、可控性和加工机器的质量要求较高，金属箔分切（foil slitting），金属箔切割（foil cutting），标签清洗（tab cleaning）和隔离膜切割（separator foil cutting）等环节更适合使用激光进行加工。与传统的机械加工相比，激光加工拥有无工具磨损、切割形状灵活、边缘质量控制、精确性更高和运营成本较低等优势。
金属箔分切（foil slitting）
金属箔分切环节是指根据电池的设计，将一卷金属箔沿长边切成细长条。适用于该环节的是红外脉冲激光，可以高速高质量地分切电极镀层。如果对分切宽度和质量有更精密的要求，也可以考虑脉冲绿光和紫外光。
金属箔切割（foil cutting）
金属箔切割环节是指参照电池的设计，将细长条状的阳极膜和阴极膜切割成需要的形状。根据电池设计不同以及金属箔卷是否完整镀膜，可以选择或调整光束使之切割镀层或仅切割金属箔。该环节适用的激光器与铝箔分切环节相同。
标签清洗（tab cleaning）
特定情况下，需要移除石墨和锂金属氧化物以显露出裸铜或铝箔标签。该步骤的关键在于移除镀膜材料的同时不损害其下方的金属箔。脉冲红外激光较适合该环节。
刀模的加工制作
我们以蚀刻刀模的制作工艺流程为例来了解刀模的加工制作：蚀刻刀模工艺流程概述
1
接单
接单部门负责接收客户邮件，及并与客户沟通制作要求、报价、交货时间方式。待客户确认之后即开模具制作单，开始排版较终把图纸做成腐蚀**菲林，连工单一起交予腐蚀部。
2
腐蚀
腐蚀部门接到菲林与工单，确认板厚、刀高、材料、种类之后，即进行贴菲林晒版和曝光。最后经过药水处理之后显出模具雏形，如曝光工作未做好，需对图形进行修补之后才可进入腐蚀机内进行腐蚀。达到要求之后即可取出，洗去药水积炭之后，即可送入下一部门，所以腐蚀部是对模具的一个粗加工部门。
3
CNC雕刻
雕刻部门接到粗加工之后的刀模，目检确认之后即放入机台进行加工。由于模具大小及难易程度刀线长 短的不同，进行制作时间有所差距一般刀模1—4小时，特殊的需8小时甚至24小时以上才可完成 CNC 加工。完成之后班长进行检验，初步确定没有问题，才可送入QC。
4
QC
QC负责检验刀模尺寸、刀模刀锋等等，并负责制作检验报告，之后送入热处理。
5
根据材料不同分为两种处理方式
材料不含不干胶的进行一般热处理即可，不干胶材料除了进行热处理增加硬度之外，还要进行镀铁氟龙的处理，铁氟龙可使冲切的产品不粘刀模，但是由于工艺特殊，镀铁氟龙不会影响刀模的锋利度。由主管在检验报告上盖章之后刀模即可进行包装出货。
6
镜面处理
本处理可去除刀模刀锋侧边微小纹路，达到镜面效果，可有效解决产品冲切抽刀时带出毛刺粉尘的问题，使产品边缘平整光滑。适用于冲切的要求较高的产品。
激光加工的防护
1、为避免发生各种伤害，首先对激光加工设备采取必要的防护措施。这些措施主要包括以下方面。
（1）激光加工设备要可靠接地，电器系统外罩的所有维修门应安装有连锁装置，电器外罩应设置相应措施一边在进入维修门之前使内部的电容器组放电。
（2）激光加工设备应有各种安全措施，在激光加工设备上映舍友明显的危险警告标志和信号，如“激光危险”“高压危险”等字样。
（3）激光加工的光路系统应尽可能全部封闭，如使激光在金属管中传递，以防止对人体的直接照射造成伤害。
（4）如果激光加工的光路系统不可能全封闭，则光路应设在较高的位置，使光束在传递过程中避开人的头部，让激光从人的高度以上通过。
（5）激光加工设备的工作台应采用 玻璃等防护装置屏蔽，以防止激光的反射。
（6）进行激光加工的场地也应设有明显的安全标志，并设置栅栏、隔墙、屏风等，防止与工作无关人员误入危险区。
2、对人身的保护
（1）对于激光切割机的防护设备典型的就是激光防护镜，因为防止激光对人眼损伤的防护镜，按其防护原理可分为反射式、吸收式、衍射式和复合式等几种，当然，他们都会根据激光切割机的激光辐射波长进行过滤防护，达到对人体的激光切割机激光的保护，这也是市场上较为安全方便的激光切割机的防护设备。
（2）人体如果有了足够的健康程度，对于激光切割机的稍微辐射是可以抵御的。所以激光切割机操作人员要注意酌情多吃一些胡萝卜、豆芽、西红柿、瘦肉、动物肝等富含维生素A、C和蛋白质的食物，经常喝些绿茶等等。因为这些食物都能帮助人类较好的保护眼睛，让人体能够在激光切割机辐射的条件下，较好的保护人体。
激光加工设备就是利用激光加工技术改造传统制造业的关键技术设备之一，主要产品则包括各类激光打标机、焊接机、切割机、划片机、雕刻机、热处理机、三维成型机以及毛化机等。这类产品已经或正在进入各工业领域。
具体应用
一、在服装行业的应用
因为激光加工工艺具有自动化程度高、加工精确高、速度快、效率高、操作简单方便等特点，适应了国际服装生产技术潮流所以激光加工技术以及设备正在以惊人的速度在服装行业内得到推广和普及。
1、激光切割应用
激光切割过程中，不会使布料变形或起皱，激光切割尺寸精度高，激光切割形状可随着图稿进行任意更改，增加了设计的实用性和创造性。另外，激光切割技术是用“激光刀”代替金属刀，激光切割任何面料，能瞬间将切口熔化并凝固，缝隙小、精确度高达到自动“锁边”的功能。传统工艺用刀模切割或热加工，切口易脱丝、发黄、发硬。
2、激光雕刻应用
激光雕刻是利用软件技术，按设计图稿输入数据进行自动雕刻。激光雕刻是激光加工技术在服装行业中运用较成熟、较广泛的技 术，能雕刻任何复杂图形标志，还可以进行射穿的镂空雕刻和表面雕刻，从而雕刻出深浅不一、质感不同、具有层次感和过渡颜色效果的各种图案。
3、激光打标应用
激光打标具有打标精度高、速度快、标记清晰等特点。激光打标兼容了激光切割、雕刻技术的各种优点，可以在各种材料上进行精密加工，还可以加工尺寸小且复杂的图案，激光标记具有**磨损的防伪性能。
二、在电子工业中的应用
激光加工技术属于非接触性加工方式，所以不产生机械挤压或机械应力，特别符合电子行业的加工要求。另外，还由于激光加工技术的高效率、无污染、高精度、热影响区小，因此在电子工业中得到广泛应用。
1、激光划片
激光划技术是生产集成电路的关键技术，其划线细、精度高(线宽为15-25μm，槽深5-200μm)、加工速度快(可达200mm/s)，成品率达 99.5%以上。集成电路生产过程中，在一块基片上要制备上千个电路，在封装前要把它们分割成单个管芯。传统的方法是用金刚石砂轮切割，硅片表面因受机械力而产生辐射状裂纹。用激光划线技术进行划片，把激光束聚焦在硅片表面，产生高温使材料汽化而形成沟槽。通过调节脉冲重叠量可精确控制刻槽深度，使硅片很容易沿沟槽整齐断开，也可进行多次割划而直接切开。由于激光被聚焦成较小的光斑，热影响区较小，切划50μm深的沟槽时，在沟槽边25μm的地方温升不会影响有源器件的性能。激光划片是非接触加工，硅片不会受机械力而产生裂纹。因此可以达到提高硅片利用率、成品率高和切割质量好的目的。还可用于单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池的划片以及硅、锗、砷化稼和其他半导体衬底材料的划片与切割。
2、激光微调
激光微调技术可对*电阻进行自动精密微调，精度可达0.01%一0.002%，比传统方法的精度和效率高，成本低。
集成电路、传感器中的电阻是一层电阻薄膜，制造误差达上15一20%，只有对之进行修正，才能提高那些高精度器件的成品率。激光可聚焦成很小的光斑，能量集中，加工时对邻近的元件热影响较小，不产生污染，又易于用计算机控制，因此可以满足快速微调电阻使之达到精确的预定值的目的。
加工时将激光束聚焦在电阻薄膜上，将物质汽化。微调时首先对电阻进行测量，把数据传送给计算机，计算机根据预先设计好的修调方法指令光束定位器使激光按一定路径切割电阻，直至阻值达到设定值，同样可以用激光技术进行片状电容的电容量修正及混合集成电路的微调。优越的定位精度，使激光微调系统在小型化精密线形组合信号器件方面提高了产量和电路功能。
3、激光打标
激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下*性标记的一种打标方法。激光打标有雕刻和掩模成像两种方式:掩模式打标用激光把模版图案成像到工件表面而烧蚀出标记。
雕刻式打标是一种高速全功能打标系统。激光束经二维光学扫描振镜反射后经平场光学镜头聚焦到工件表面，在计算机控制下按设定的轨迹使材料汽化，可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，激光标记是*性的，不易磨损，这对产品的防伪有特殊的意义。
已大量用在给电子元器件、集成电路打商标型号、给印刷电路板打编号等。紫外波段激光技术发展很快，由于材料在紫外波激光作用下发生电子能带跃迁，打破或削弱分子间的结合键，从而实现剥蚀加工，加工边缘十分齐整，因此在激光标记技术中异军突起，尤其受到微电子行业的重视。
刀模的制造过程
激光刀模出现之前，在以往的在刀模制作中，刀模板是用锯床加工的，一不下心，在平行移动中就会造成移位或者错位从而形成了误差；而激光刀模机的研制成功，就完全避免了这种情况的发生，因为在制作激光刀模的时候是全自动运行的，不需要人工干预，就没用了误差。
传统刀模制作是在刀模板上用铅笔或圆珠笔进行绘制，后通过锯床锯的，在移动的过程中就会形成错位而产生误差；加工速度慢；而使用了激光切割机后，绘图设计就可以直接在计算机上进行，刀模板是由激光切割机全自动运行切割成型，不需要人工干预。误差小，速度快。对于激光刀模切割机的应用可以明显加速企业的发展，提高经济效益。
激光刀模的工作流程是： 首先在AUTOCAD或impact或其它一些针对刀模开发的软件将需要制作的刀模设计好，根据实际情况处理好，再存储为相应机器受理的文件格式，即可启动设备进行模板加工。 完成后安装模切刀线制作成刀模成品。比人工精度高很多，而且速度快，效率高！
激光刀模机维护专题之:丝杆导轨如何保养？
直线导轨、滚珠丝杆是激光刀模机核心部件。为了保证机器有较高的加工精度，要求其直线导轨、滚珠丝杆具有较高的导向精度和良好的运动平稳性。激光刀模机在工作过程中会产生大量的腐蚀性粉尘和烟雾，基这些烟雾和粉尘长期大量沉积于直线导轨、滚珠丝杆表面，对设备的加工精度有很大影响，并且会在直线导轨、滚珠丝杆表面形成蚀点，缩短设备使用寿命。为了让机器正常稳定工作，确保产品的加工质量，要认真做好导轨、直线轴的日常维护。
特思德激光建议：每半个月清洁一次直线导轨、滚珠丝杆，关机操作。
需要材料：干净棉布、润滑油（直线导轨使用长城68#导轨油，滚珠丝杆使用长城润滑脂）
直线导轨的维护：用干净棉布擦拭直到光亮无尘，再加上少许润滑油(推荐使用长城68#导轨油，或采用缝纫机油替代)，让激光刀模机来回运行几次，让润滑油均匀分布即可。
滚珠丝杆的维护：用干净棉布擦拭干净，在加上少许润滑油（推荐使用美孚、长城润滑脂）
刀模激光切割技术的问世有利于可持续发展
激光切割的不断发展，也带动了刀模激光切割机技术的发展和提高，这项技术的问世代替了传统的手工技术，在一定意义上提高了工作效率，改善了工作模式。
刀模激光切割机主要利用激光的强能量性对刀模板进行高深度烧蚀，从而达到安装切割刀的目的。刀模激光切割是一种全新自动化的加工方法，有着精确、快捷、操作简单的优势。用户可以任意制定产品的形状、大小进行快速成型，在图像输入电脑的时候可以任意的更改或变换，使你的工作效率跟快。
首先，刀模激光切割机技术提供了**的储蓄刀模具技术，*模具是否平坦或柔软。激光生产工具可以提供多种精度、深度切割，并且可以进行切削和穿孔切割。同时激光切割机可以很大程度上转换废品，不仅可以节约成本而且也为当今可持续发展做了一大贡献。
其次，刀模激光切割技术比传统技术工作效率高，激光头可以固定光路，可以高强度的稳定机床，同时工作的时候不需要辅助气体，操作的时候简单方便。
刀模激光切割机是一项运用激光来对材料进行加工的新技术，刀模激光切割技术应用范围非常的广泛，在皮革制造业中使用的特别多，可以进行高精度的工艺加工，使用时灵活性高。
激光打标
3C产品主要目标人群是年轻人，随着90后年轻消费群体的崛起，主打“年轻牌”“个性化定制”的营销方式，也已逐渐成为各个3C企业“决战时下”的**锏。手机背后的个性图案、笔记本面板上的定制logo……激光技术让3C产品有了更多的玩法。
激光打标的原理是是用激光束在各种不同的物质表面打上*的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。
激光先进加工技术在3C行业的应用
激光打标图案
激光先进加工技术在3C行业的应用
激光打标笔记本图案
激光工艺之所以受到青睐，其主要优点在于，这是一种快速的、可编程的、非接触的工艺，且标记效果持久，通常不受生产过程中所需步骤的影响，高度的灵活性非常适用于包括手机在内3C行业各项产品的标记。激光打标，让手机越来越有科技感，也越来越有艺术感。
激光刀模设备精度分析
中小功率激光刀模切割机,采用中小功率低消耗的激光发作器,别离精度高达0.02mm的数控机械系统.在抵达刀模制造所需求的精度的同时大大降低了激光刀模的制造本钱.特别适用于精密电子刀模的制造。并且采用分层切板技术拼合成的模切板,避免了大功率激光机因光路倾向而构成的尺寸不准问题。而且投资风险较小,报答快。
运用国内较先进激光发作器，切割时无须添加任何辅助气体，激光刀模机消耗较低，外接电源220V即可，且即开即用无须开机等候时间，激光刀模切割机运转每小时本钱只需5块钱左右。
1:激光刀模切割机采用*有的高频开关电源鼓舞，光电转化率高，模块化结构，具自诊断功用，缺点率低。
2:经过更为先进的谐振腔设计，结构合理，规划紧凑，抵达更高质量的光束方式，并且直接输出标准的45%线偏振，经过偏振镜转化为圆偏振，进步切割割缝分歧性。
3:激光刀模切割机模块化结构设计，电气部分与机械部分完好隔离，进步了电气控制的稳定性与机械结构的寿命，使激光器规划愈加合理紧凑。
激光切割穿孔技术
任何一种热切割技术，除少数情况可以从板边缘开始外，一般都必须在板上穿一小孔。早先在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一孔，然后再用激光从小孔处开始进行切割。对于没有冲压装置的激光切割机有两种穿孔的基该方法：
⑴爆破穿孔：（Blast drilling），材料经连续激光的照射后在中心形成一凹坑，然后由与激光束同轴的氧流很快将熔融材料去除形成一孔。一般孔的大小与板厚有关，爆破穿孔平均直径为板厚的一半，因此对较厚的板爆破穿孔孔径较大,且不圆，不宜在要求较高的零件上使用（如石油筛缝管），只能用于废料上。此外由于穿孔所用的氧气压力与切割时相同，飞溅较大。
⑵脉冲穿孔：（Pulse drilling）采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化，常用空气或氮气作为辅助气体，以减少因放热氧化使孔扩展，气体压力较切割时的氧气压力小。每个脉冲激光只产生小的微粒喷射，逐步深入，因此厚板穿孔时间需要几秒钟。一旦穿孔完成，立即将辅助气体换成氧气进行切割。这样穿孔直径较小，其穿孔质量优于爆破穿孔。为此所使用的激光器不但应具有较高的输出功率；更重要的是光束的时间和空间特性，因此一般横流CO2激光器不能适应激光切割的要求。此外脉冲穿孔还需要有较可靠的气路控制系统，以实现气体种类、气体压力的切换及穿孔时间的控制。在采用脉冲穿孔的情况下，为了获得高质量的切口，从工件静止时的脉冲穿孔到工件等速连续切割的过渡技术应以重视。从理论上讲通常可改变加速段的切割条件：如焦距、喷嘴位置、气体压力等，但实际上由于时间太短改变以上条件的可能性不大。在工业生产中主要采用改变激光平均功率的办法比较现实，具体方法有以下三种：⑴改变脉冲宽度；⑵改变脉冲频率；⑶同时改变脉冲宽度和频率。实际结果表明，*⑶种效果较好。
关键技术二
喷嘴设计及控制技术
激光切割钢材时，氧气和聚焦的激光束是通过喷嘴射到被切材料处，从而形成一个气流束。对气流的基本要求是进入切口的气流量要大，速度要高，以便足够的氧化使切口材料充分进行放热反应；同时又有足够的动量将熔融材料喷射吹出。因此除光束的质量及其控制直接影响切割质量外，喷嘴的设计及气流的控制（如喷嘴压力、工件在气流中的位置等）也是十分重要的因素。如今激光切割用的喷嘴采用简单的结构，即一锥形孔带端部小圆孔。通常用实验和误差方法进行设计。由于喷嘴一般用紫铜制造，体积较小，是易损零件，需经常更换，因此不进行流体力学计算与分析。在使用时从喷嘴侧面通入一定压力Pn（表压为Pg）的气体，称喷嘴压力，从喷嘴出口喷出，经一定距离到达工件表面，其压力称切割压力Pc,最后气体膨胀到大气压力Pa。研究工作表明随着Pn的增加，气流流速增加，Pc也不断增加。
可用下列公式计算：V=8.2d2(Pg+1）
V-气体流速 L/min
d-喷嘴直径 mm
Pg-喷嘴压力（表压）bar
对于不同的气体有不同的压力阈值，当喷嘴压力**过此值时，气流为正常斜激波，气流速从亚音速向**音速过渡。此阈值与Pn、Pa比值及气体分子的自由度（n）两因素有关：如氧气、空气的n=5，因此其阈值Pn=1bar×（1.2）3.5=1.89bar。当喷嘴压力更高Pn/Pa=（1+1/n)1+n/2时（Pn；4bar），气流正常斜激波封变为正激波，切割压力Pc下降，气流速度减低，并在工件表面形成涡流，削弱了气流去除熔融材料的作用，影响了切割速度。因此采用锥孔带端部小圆孔的喷嘴，其氧气的喷嘴压力常在3bar以下。
为进一步提高激光切割速度，可根据空气动力学原理，在提高喷嘴压力的前提下不产生正激波，设计制造一种缩放型喷嘴，即拉伐尔（Laval）喷嘴。为方便制造可采用如图4的结构。德国汉诺威大学激光中心使用500WCO2激光器，透镜焦距2.5〃，采用小孔喷嘴和拉伐尔喷嘴分别作了试验，见图4。试验结果如图5所示：分别表示NO2、NO4、NO5喷嘴在不同的氧气压力下，切口表面粗糙度Rz与切割速度Vc的函数关系。从图中可以看出NO2小孔喷嘴在Pn为400Kpa（或4bar）时切割速度只能达到2.75m/min（碳钢板厚为2mm）。NO4、NO5二种拉伐尔喷嘴在Pn为500Kpa到600Kpa时切割速度可达到3.5m/min和5.5m/min。应指出的是切割压力Pc还是工件与喷嘴距离的函数。由于斜激波在气流的边界多次反射，使切割压力呈周期性的变化。
关键技术三
**高切割压力区紧邻喷嘴出口，工件表面至喷嘴出口的距离约为0.5~1.5mm，切割压力Pc大而稳定，是如今工业生产中切割手扳常用的工艺参数。*二高切割压力区约为喷嘴出口的3~3.5mm，切割压力Pc也较大，同样可以取得好的效果，并有利于保护透镜，提高其使用寿命。曲线上的其他高切割压力区由于距喷嘴出口太远，与聚焦光束难以匹配而无法采用。
综上所述，CO2激光器切割技术正在中国工业生产中得到越来越多的应用,国外正研究开发更高切割速度和更厚钢板的切割技术与装置。为了满足工业生产对质量和生产效率越来越高的要求，必须重视解决各种关键技术及执行质量标准，以使这一新技术在中国获得更广泛的应用。
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