El tungsteno (W) es un metal raro y extremadamente duro y raro con el punto de fusión más alto de cualquier metal en la naturaleza (3422 grados). Mantiene la estabilidad estructural en las temperaturas ultra altas de los reactores de fusión nuclear. Su dureza es solo superada por el carbono, y su densidad alcanza 19.25 g/cm³. También posee una excelente conductividad térmica y eléctrica, y es resistente a la corrosión y la oxidación incluso a altas temperaturas.
Estas propiedades hacen que el tungsteno sea un material insustituible para aplicaciones críticas como componentes aeroespaciales de alta temperatura, sondas de prueba de semiconductores y colimadores de rayos X de dispositivos médicos. Sin embargo, precisamente debido a su alta dureza y al alto punto de fusión, el micromachined de alta precisión y sin daños siempre ha sido un gran desafío en la industria manufacturera.
¿Qué tan difícil es el procesamiento de tungsteno?
En las aplicaciones de mecanizado de precisión, los métodos de mecanizado tradicionales (como la perforación y la fresado) pueden conducir al desgaste de herramientas severos, el astillado e incluso la rotura, y también pueden causar astillado y agrietamiento del material. El mecanizado por electro-descarga (EDM) se basa en la descarga de electrodos para eliminar el material. Sin embargo, el alto punto de fusión del tungsteno puede dejar microcracks y una capa de refundición en el área procesada, lo que requiere pasos de pulido adicionales. Esta alta tasa de desgaste de electrodos dificulta mantener la precisión dentro de ± 5 μm, lo que resulta en baja eficiencia.
Enfrentando estos desafíos, los láseres de femtosegundos, con su mecanismo único, se han convertido en la solución óptima para superar los límites del procesamiento de tungsteno.
Mecanizado de precisión láser de femtosegundo
Los láseres de femtosegundos son láseres de pulso corto. Cuando la energía de pulso extremadamente alta se centra en la superficie de tungsteno, su tiempo de acción es mucho más corto que el tiempo de conducción de calor dentro del material. Después de absorber la energía, el material casi no tiene tiempo para derretirse y, en cambio, se elimina instantáneamente a través de sublimación y vaporización. Este proceso, conocido como "ablación en frío", ofrece las siguientes ventajas incomparables:
Sin estrés: el mecanizado sin contacto evita grietas y deformación causadas por fuerzas mecánicas en materiales de paredes delgadas y frágiles.
No se evitan fundamentalmente la zona afectada por el calor (HAZ): el daño térmico, las capas de refundición y los cambios metalográficos, preservando perfectamente las propiedades físicas originales del tungsteno.
Precisión submicrona: el tamaño de mancha enfocado varía de 10 a 30 micras. Combinado con el control de movimiento de circuito cerrado (precisión de posicionamiento ± 1 μm), la rugosidad del borde mecanizado RA menor o igual a 0.2 μm cumple con los requisitos de precisión de grado semiconductor.
Compatibilidad del material: procesa eficientemente tungsteno puro, acero de tungsteno, carburo de tungsteno y otros materiales, independientemente de la composición o la dureza del material.
Ejemplos de procesamiento de material de tungsteno de femtosegundo
1. Procesamiento de clúster de hoyos y agujeros
Aplicable a las láminas de tungsteno delgadas por debajo de 0.5 mm, con un rango de diámetro del orificio de 10-250 μm, salida consistente y morfología de entrada, y una precisión de ± 1 μm. Los bordes de los agujeros están libres de capas de refundición y depósitos de escombros. Las velocidades de procesamiento del clúster de agujeros de 2-5 segundos por hoyo cumplen con los requisitos de las matrices densas de agujeros, como las placas de campo de flujo de celdas de combustible y las pantallas ópticas.
2. Procesamiento de agujeros cuadrados micro-nano
Los agujeros cuadrados sin cónicos se crean en láminas de tungsteno de 0.2 mm de espesor, con un tamaño de orificio cuadrado de 80 μm y un ángulo R inferior o igual a 10 μm. Roughitud de borde RA menor o igual a 0.2 μm. Resuelva los desafíos de procesamiento de estructuras de forma especial, como colimadores y sondas de sensores.
3. Corte complejo: ultra narrados en línea y contornos de forma especial
Corte los contornos de forma especial en las hojas de tungsteno con bordes lisos sin grietas. Se pueden cortar los ultra narrados de línea de hasta 6 μm, y se pueden lograr hendiduras no cónicas de 25 μm, lo que los hace adecuados para componentes de alta precisión, como las rendijas de espectrómetro y las placas de válvulas de aviación.
4. Tratamiento de superficie: grabado de ritmo
Ganos densos de 50 μm de profundidad x 65 μm de ancho están grabados en la superficie de los rodillos de acero de tungsteno, sin dejar residuos de capa de refundición o fundición. Esto ayuda a actualizar el rendimiento de los consejos de herramientas, los rodillos y otros componentes.
¿Por qué elegir las soluciones de láser de femtosegundos de la tecnología monocromo?
La tecnología monocromática está profundamente involucrada en la investigación y la aplicación de la tecnología láser de femtosegundos, creando soluciones del sistema adaptadas a las características únicas de los materiales de tungsteno.
1. Soporte de equipos avanzados
Una variedad de equipos especializados, equipados con láseres de pulso Ultrashort desarrollados independientemente, permite el corte, perforación y grabado integrados con control de precisión a nivel de micrones. La estabilidad del procesamiento excede el promedio de la industria, cumpliendo tanto los requisitos de prototipos complejos de la fase de I + D como la operación eficiente de la producción en masa.
2. Experiencia de proceso profundo
Nuestro equipo de proceso profesional, equipado con equipos de inspección de precisión como SEMS (microscopios electrónicos de barrido) e interferómetros de luz blanca, asegura que la calidad del procesamiento cumpla con los estrictos estándares de diseño.
3. Extensos estudios de casos
Tenemos una amplia experiencia en micro y nano-procesamiento de materiales de tungsteno, que cubren diversos materiales como tungsteno puro, aleaciones de tungsteno y carburo de tungsteno, así como varias estructuras como microporos, hendiduras, agujeros cuadrados y texturas de superficie. Rápidamente coincidimos con la combinación óptima de parámetros (potencia, velocidad de escaneo, frecuencia de pulso, etc.) para mejorar la I + D y la eficiencia de producción.
En la fabricación de precisión, los límites de los materiales a menudo determinan el límite superior del producto. La tecnología láser de femtosegundos, como tecnología de procesamiento de vanguardia, se está convirtiendo en una herramienta central para romper los cuellos de botella en el procesamiento de materiales de alta duración como el tungsteno. Si se enfrenta a los desafíos de procesamiento de tungsteno o desea lograr nuevos niveles de precisión del producto, contáctenos y nuestro equipo de expertos trabajará con usted para explorar la mejor solución.
