文/Todd E. Lizotte，BOLD Laser Automation

圖 1： 中型（600mm×600mm）PTFE真空吸盤。

在精密制造領(lǐng)域，高效且可重復(fù)的加工工藝至關(guān)重要，特別是玻璃和硅基板的加工，對(duì)于精度要求極其嚴(yán)苛。因此，為實(shí)現(xiàn)高精度加工，加工件要嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)，并且要保證高穩(wěn)定性。聚四氟乙烯（PTFE），尤其是玻纖填充的 PTFE G400，已經(jīng)成為激光加工支撐件不可或缺的材料。

PTFE及其特性

PTFE，俗稱特氟龍，是一種含氟聚合物，其以優(yōu)異的耐化學(xué)性、低摩擦系數(shù)和高溫穩(wěn)定性而著稱。這些特性使得PTFE成為工業(yè)應(yīng)用的理想選擇（見(jiàn)圖 1）。當(dāng)PTFE用玻璃纖維、青銅、碳纖維或熔融二氧化硅等填料增強(qiáng)時(shí)，其機(jī)械強(qiáng)度和材料穩(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng)。

玻纖填充的 PTFE的特性

玻纖填充的 PTFE G400 是一種特殊的復(fù)合材料。將玻璃纖維填入PTFE基體，能大大提高PTFE的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。由于其性能優(yōu)異，因此特別適合在激光加工中用作玻璃和硅基材的支撐件。PTFE G400性能如下：

機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性：玻璃纖維的加入大大提高了材料的機(jī)械強(qiáng)度。這種增強(qiáng)可以確保材料能夠支撐加工基材而不變形，并保持激光加工所需的精確對(duì)準(zhǔn)。

耐高溫：激光加工，特別是納秒和皮秒激光加工，聚焦時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。PTFE G400的耐高溫特性確保其在超短脈沖激光加工時(shí)（平均功率和峰值功率中等條件下）保持穩(wěn)定，不會(huì)降低性能。

化學(xué)惰性：PTFE 本身具有化學(xué)惰性，不會(huì)與基材或激光加工過(guò)程中產(chǎn)生的任何殘留物發(fā)生反應(yīng)。這一特性對(duì)于保持基材的完整性和清潔度至關(guān)重要。

摩擦系數(shù)低：PTFE G400的低摩擦系數(shù)允許待加工基材在其表面平穩(wěn)移位和定位，從而最大限度地降低在設(shè)置和加工階段損壞基材的風(fēng)險(xiǎn)。

增強(qiáng)可視性和對(duì)準(zhǔn)性

PTFE 的突出特點(diǎn)之一是其亮白色外觀�？墒勾�加工基材與背景形成鮮明對(duì)比，從而大大提高機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)和對(duì)準(zhǔn)階段的可視性。在激光加工過(guò)程中，基材的精確對(duì)準(zhǔn)至關(guān)重要，能夠確保激光束在正確的位置和角度與材料相互作用。

PTFE提供的高對(duì)比度，使操作員能夠快速、高效地實(shí)現(xiàn)精確的手動(dòng)和自動(dòng)機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)，減少設(shè)置時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。圖2為增強(qiáng)機(jī)器視覺(jué)對(duì)比度的轉(zhuǎn)角卡盤，用以對(duì)準(zhǔn)待加工基材的邊沿。

圖 2：與鋁真空吸盤一起使用的轉(zhuǎn)角卡盤（基材四角居中）。

納秒和皮秒激光加工過(guò)程中的穩(wěn)定性

納秒和皮秒激光可以在極短的持續(xù)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高能量脈沖，可以精確地修飾（燒蝕）玻璃（硅）表面，并對(duì)周圍材料的熱損傷降至最低。但這些工藝在很大程度上依賴于支撐件對(duì)基材的穩(wěn)定支撐。當(dāng) PTFE G400 用于夾具或真空吸盤時(shí)，其機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性可以確保待加工基材精確定位，從而保證貝塞爾光束的高精度、多結(jié)構(gòu)加工。

PTFE填料的多功能性

PTFE G400 可與各種填料配合使用，以滿足特定的應(yīng)用要求：

碳纖維：碳纖維具有出色的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性，非常適合需要強(qiáng)力支撐和導(dǎo)電性的應(yīng)用。

不同類型的玻璃（包括熔融石英）：可提高尺寸穩(wěn)定性并降低熱膨脹。熔融石英具有優(yōu)異的抗熱震性能，適合高溫應(yīng)用。

基于這些不同的填料，PTFE G400 就可以針對(duì)各種激光加工環(huán)境進(jìn)行定制，以確保最佳的性能和耐用性（見(jiàn)圖 3）。

圖 3：用PTFE定制的球形底座，適用于薄且易碎的材料，并減少背面污染。

高效且可重復(fù)的激光加工

PTFE G400 結(jié)合了增強(qiáng)的可視性、精確的對(duì)準(zhǔn)和穩(wěn)定的支撐，對(duì)于玻璃和硅基材的高效且可重復(fù)性激光加工至關(guān)重要（見(jiàn)圖 4）。工業(yè)制造要求大批量生產(chǎn)時(shí)質(zhì)量和性能始終如一，因此可重復(fù)性是工業(yè)制造的關(guān)鍵因素。PTFE G400 可以確保每塊基材都在相同的條件下進(jìn)行加工，并將定位或?qū)��?zhǔn)的誤差降至最低，從而達(dá)到可重復(fù)性加工的要求。加工條件的一致性可以提高生產(chǎn)率，減少浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)約成本和提高生產(chǎn)效率的目的。

圖 4：大尺寸PTFE G400 激光真空吸盤（>1.2m×2.3m），適用于大尺寸薄玻璃片加工。

PTFE G400優(yōu)異的性能，改變了玻璃和硅基材激光加工工藝：

● PTFE G400獨(dú)特的性能，包括機(jī)械強(qiáng)度、耐高溫性、化學(xué)惰性和低摩擦系數(shù)，使其成為納秒和皮秒激光加工中基材支撐件的理想材料。

● PTFE G400亮白色外觀提高了可視性，有助于基材的精確對(duì)準(zhǔn)，這對(duì)于高效、可重復(fù)的激光加工至關(guān)重要。

● 青銅、碳纖維和不同類型的玻璃等各種填充物的出現(xiàn)，可以定制不同的PTFE復(fù)合材料，以滿足特定的應(yīng)用需求。

隨著激光加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，高性能材料為確保高精度、高質(zhì)量和可重復(fù)性的激光加工，仍將發(fā)揮不可或缺的作用。