激光打標(biāo)和模具沖壓,激光打標(biāo)和模具沖壓的區(qū)別
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- 2、激光切割與沖壓加工同樣的鈑金件的成本區(qū)別
- 3、五金沖壓模具字頭刻印用什么設(shè)備加工
- 4、激光加工技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用
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- 6、什么是激光打標(biāo),激光打標(biāo)能做些什么
求“淺談激光加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用”的畢業(yè)論文。。
《模具工業(yè)》2001. No . 4 總 242 40
激 光 加 工 技 術(shù) 在 模 具 制 造 中 的 應(yīng) 用
江蘇理工大學(xué)(江蘇鎮(zhèn)江 212013) 張 瑩 周建忠 戴亞春
[摘要]隨著激光加工技術(shù)的日趨成熟和工業(yè)用大功率激光設(shè)備價(jià)格的逐漸下降 ,給產(chǎn)品和
模具的制造工藝帶來了新的變革 ,在模具制造、 模具表面強(qiáng)化與維修、 取代模具等 3個(gè)方面 ,就
激光優(yōu)化模具制造工藝作了較為詳細(xì)的分析和探討。
關(guān)鍵詞 模具 激光 工藝優(yōu)化
[ Abstract ]Wi t h t he mat uri ng of t he las e r p r oces si ng t echnology and t he dec r easi ng of p rice of t he
i ndus t rial la r ge - p owe r las e r e quipme nt , a new i nnovat ion was br ought t o t he manuf act uri ng
t echnology of t he p r oduct s and t he dies and moulds . A r elat ively de t ailed analysis and dis cus sion
was made on t he las e r op t imized manuf act uri ng p r oces s f or dies and moulds f r om t hr e e asp ect s of
manuf act uri ng , s urf ace r ei nf orceme nt and mai nt e nance , and s ubs t i t ut ive dies or moulds .
Key words die and mould , las e r , t echnological p r oces s op t imizat ion
1 引 言
激烈的市場競爭使制造企業(yè)對快速響應(yīng)市場
需求和一次制造成功等要求日益迫切。而在常規(guī)制
造系統(tǒng)中 , 產(chǎn)品生產(chǎn)所需大量模具的設(shè)計(jì)、制造和
裝配調(diào)試不僅耗費(fèi)大量資金 , 更嚴(yán)重的是延長了產(chǎn)
品生產(chǎn)的準(zhǔn)備時(shí)間 , 從而延長了新產(chǎn)品開發(fā)周期 ,
形成制造過程中的瓶頸。因此 , 如何快速有效地制
造出高質(zhì)量、低成本的模具及產(chǎn)品 , 就成為人們不
斷探索的課題。隨著激光加工技術(shù)的日趨成熟和工
業(yè)用大功率激光器設(shè)備價(jià)格的下降 , 給產(chǎn)品和模具
制造工藝帶來了重大變革。本文在模具制造、模具
表面強(qiáng)化與維修、取代模具等 3個(gè)方面 , 就激光加
工在模具制造中的應(yīng)用作一些探討。
2 模具制造
2. 1 模具的激光疊加制造
1982年 ,日本東京大學(xué)的中川教授等人提出用
薄片疊加法制造拉伸模 , 1985年 , 美國加州某公司
推出了模具的激光疊加制造法 , 并獲得專利 , 其工
藝流程見圖 1 ,原理為將激光切割的多層薄板疊加 ,
并使其形狀逐漸發(fā)生變化 , 最終獲得所需的模具立
體幾何形狀。日本在沖模的激光疊加制造方面已達(dá)
到實(shí)用階段 ,所制的凸、 凹模質(zhì)量高 ,加工尺寸精度
— — —— — —— — —— — —— — —— — ——
收稿日期:2000年8月10日
已達(dá) 0. 01mm ,切割厚度為 12mm。 經(jīng)激光切割后 ,
在切口表面形成深 0. 1~0. 2mm、 硬度為 800HV 的
硬化層 ,用來沖裁 1mm 厚的鋼板 ,單憑自冷硬化層
就可沖壓 10 000 件 , 如在激光切割后再經(jīng)火焰淬
火 ,則可沖壓 3~5萬件。 由于各薄板間的連接簡單 ,
故用疊加法制作沖模 ,成本可降低一半 ,生產(chǎn)周期大
大縮短。用來制造復(fù)合模、落料模和級進(jìn)模等都取
得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
圖 1 激光疊加模具制造工藝流程
由模具 CAD 和激光切割相結(jié)合構(gòu)成一個(gè)完整
的模具 CAD/ CAM 系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)板料切割的 FMS ,適
用于多品種小批量生產(chǎn)。用激光切割的薄板來疊加
合成任意三維曲面的制造系統(tǒng) , 不僅為在塑性加工
和模具領(lǐng)域中實(shí)行 FMS 提供了思路 , 而且對于內(nèi)
部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具制造 ,如型孔、 中孔體及復(fù)雜的冷
卻管道等 ,也是快速而經(jīng)濟(jì)的制造模具的有效方法 ,
并且能帶動其他技術(shù)如固相擴(kuò)散等的發(fā)展。
2. 2 快速模具制造
模具 CAD
三維設(shè)計(jì)
二維外形
NC 程序
激光
切割
去除
梯級
創(chuàng)層面
精加工
成形
模具
裝
配
薄片
連結(jié)
精加工
NC 程序
模 具 制 造 技 術(shù)《模具工業(yè)》2001. No . 4 總 242 41
快速成型制造技術(shù)(RPM)是 80年代后期出現(xiàn)
的一項(xiàng)制造技術(shù) , 目前 RPM 技術(shù)已發(fā)展了十幾種
工藝方法?;?RPM 技術(shù)快速制造模具的方法多
為間接制模法 , 即利用 RPM 原型間接地翻制模
具。
(1) 軟質(zhì)簡易模具 (如汽車覆蓋件模具) 的制
作。采用硅橡膠、低熔點(diǎn)合金等將原型準(zhǔn)確復(fù)制成
模具 , 或?qū)υ捅砻嬗媒饘賴娡糠ɑ蛭锢碚舭l(fā)沉積
法鍍上一層熔點(diǎn)極低的合金來制作模具。這些簡易
模具的壽命為 50~5 000件 ,由于其制造成本低 ,制
作周期短 , 特別適用于產(chǎn)品試制階段的小批量生
產(chǎn)。
(2) 鋼質(zhì)模具制作。RPM 原型 — — — 三維砂輪
— — — 整體石墨電極 — — — 鋼模 ,一個(gè)中等大小、 較為復(fù)
雜的電極一般 4~8h 即可完成。 美國福特汽車公司
用此技術(shù)制造汽車覆蓋件模具取得了滿意的效果 ,
與傳統(tǒng)機(jī)械加工制作模具相比 , 快速模具制造省去
了耗時(shí)、 昂貴的 CNC加工 ,加工成本及周期大大降
低 ,具有廣闊的應(yīng)用前景。
3 模具表面強(qiáng)化與修復(fù)
為提高模具的使用壽命 , 常常需對模具表面進(jìn)
行強(qiáng)化處理。常用的模具表面強(qiáng)化處理工藝有化學(xué)
處理 (如滲碳、 碳氮共滲等) 、 表層復(fù)合處理 (如堆
焊、 熱噴涂、 電火花表面強(qiáng)化、 PVD 和 CVD 等) 以
及表面加工強(qiáng)化處理(如噴丸等) 。這些方法大多工
藝較為復(fù)雜 , 處理周期較長 , 且處理后存在較大的
變形。采用激光技術(shù)來強(qiáng)化和修復(fù)模具 , 具有柔性
大 , 表面硬度高 , 工藝周期短 , 工作環(huán)境潔凈等優(yōu)
點(diǎn) ,因此具有很強(qiáng)的生命力。
3. 1 激光相變硬化
激光相變硬化 (激光淬火) 是利用激光輻照到
金屬表面 , 使其表面以很高的升溫速度達(dá)到相變溫
度 (但低于熔化溫度) 而形成奧氏體 ,當(dāng)激光束離開
后 , 利用金屬表面本身熱傳導(dǎo)而發(fā)生自淬火 , 使金
屬表面發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變 , 形成硬度高、抗磨損的表
層 , 從而使金屬表面得到強(qiáng)化。所用設(shè)備為三軸聯(lián)
動的數(shù)控激光加工機(jī)。
影響激光強(qiáng)化的主要因素有激光功率、光斑尺
寸和掃描速度。在強(qiáng)化過程中要對這些參數(shù)進(jìn)行優(yōu)
化 , 并對具體材料選擇合適的激光處理參數(shù)。對于
CrWMn、 Cr12MoV、 Cr12、 T10A 及 Cr-Mo 鑄鐵等
的常用模具材料 , 在激光處理后 , 其組織性能較常
規(guī)熱處理普遍改善。 例如 ,CrWMn 鋼在常規(guī)加熱時(shí)
易在奧氏體晶界上形成網(wǎng)狀的二次碳化物 , 顯著增
加工件脆性 ,降低沖擊韌性 ,使用在模具刃口或關(guān)鍵
部位壽命較低。采用激光淬火后可獲得細(xì)馬氏體和
彌散分布的碳化物顆粒 ,清除網(wǎng)狀 ,并獲得最大硬化
層深度以及最大硬度 1 017. 2HV。Cr12MoV 鋼激
光淬火后的硬度、抗塑性變形和抗粘磨損能力均較
常規(guī)熱處理有所提高。對 T8A 鋼制造的凸模和
Cr12Mo 鋼制造的凹模 ,激光硬化深 0. 12mm ,硬度
1 200HV , 壽命提高 4~6倍 , 既由沖壓 2萬件提高
到 10~14萬件。 對于 T10鋼 ,激光淬火后可獲得硬
度 1 024HV、 深 0. 55mm 的硬化層;對于 Cr12 ,激光
淬火后可獲得硬度 1 000HV、 深 0. 4mm 的硬化層 ,
使用壽命均得到了較大的提高。
3. 2 激光涂覆
激光涂覆是用激光在基體表面覆蓋一層薄的具
有一定性能的涂覆材料 , 這類材料可以是金屬或合
金 ,也可以是非金屬 ,還可以是化合物及其混合物。
在涂覆過程中 , 涂覆層在激光作用下與基體表面通
過熔合迅速結(jié)合在一起。它與激光合金化的主要區(qū)
別在于經(jīng)激光作用后涂層的化學(xué)成分基本上不變
化 , 基體的成分基本上不進(jìn)入涂層內(nèi)。激光涂覆工
藝實(shí)用的材料范圍很廣 , 正在研究的母體材料有低
碳鋼、 合金鋼、 鑄鐵、 鎳鉻鈦耐熱合金等 ,研究的添加
材料有鈷基合金、 鐵基合金和鎳基合金等。
采用激光技術(shù)在有送粉器的 2kW CO2 激光器
上 , 對 4Cr5MoV1Si 鋼基體表面涂覆一層由鎳基高
溫合金和 WC + W2C 粒子組成的高溫耐磨合金粉
末 ,在激光功率 P = 1 500W ,送粉量為 10g/ min ,工
件移動速度為 2~3mm/ s 條件下 ,獲得多道搭接的
大面積高溫耐磨合金。 在試驗(yàn)溫度為 600℃ 時(shí) ,硬度
為 550~580HV0 .2 ; 在溫度為 950℃時(shí) , 硬度為
100~200HV0 .2。 可見在 1 000℃ 左右高溫下 ,涂覆層
仍有很高的強(qiáng)硬性 , 是較理想的高溫模具耐磨合
金。另外 , 采用激光涂覆方法來修復(fù)已磨損的沖模
及拉伸模等 ,可大大延長模具的使用壽命 ,降低模具
的使用成本。
3. 3 激光堆焊
對于一些汽車覆蓋件沖裁修邊模具 , 為提高使
用壽命 ,節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具材料 ,刃口往往采用在較差的
基體材料上堆焊一層性能優(yōu)異的合金。 過去 ,堆焊大
多采用人工氧 — 乙炔火焰堆焊法 ,這種方法雖然設(shè)備《模具工業(yè)》2001. No . 4 總 242 42
費(fèi)用低 ,但功率密度不高(10
2
~10
3
W/ cm 2
) ,且難以
進(jìn)行精確控制 , 因而堆焊質(zhì)量和生產(chǎn)率都較低。70
年代以來 , 開發(fā)成功了等離子粉末堆焊技術(shù) , 由于
其具有較高的功率密度且控制性能也較好 , 因而得
到了廣泛的應(yīng)用。但等離子堆焊存在著電極壽命
短、 堆焊層母材稀釋率較高等問題。80年代以來出
現(xiàn)的激光堆焊法與使用同一材料的氧 —乙炔火焰
堆焊法相比 ,激光堆焊層組織細(xì)微、 致密 ,不良品率
僅為前者的 1/ 10。激光堆焊的速度快 ,生產(chǎn)率比氧
— 乙炔火焰堆焊高 1. 75倍 , 而堆焊的材料使用量
僅為其 1/ 2。而且激光堆焊層的室溫硬度比氧 — 乙
炔火焰堆焊的高 50HV 左右。 激光堆焊質(zhì)量與激光
的光束模式、 功率及堆焊速度等因素有關(guān)。
4 激光加工替代模具沖壓加工
4. 1 激光切割替代薄板件的沖裁模
激光切割替代鈑金件及汽車車身制造中的沖
裁修邊模大有可為。三維激光切割技術(shù) , 由于其本
身具有加工靈活和保證質(zhì)量的特性 , 在 80 年代就
開始在汽車車身制造中應(yīng)用。切割時(shí)只需用平直的
支撐塊來支撐工件 , 因此夾具的制作不僅成本低而
且快速。由于與 CAD/ CAM 技術(shù)相結(jié)合 ,切割過程
易于控制 , 可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)和并行加工 , 從而實(shí)現(xiàn)
高效率的切割生產(chǎn)。
切割板材所使用的激光器主要有兩大類 , 即
CO2 激光器和 Nd : YA G激光器 ,功率為 100~1 500
W , 因?yàn)楣β市∮?1 500W 的激光器其振動模式為
單模 , 切縫寬度為 0. 1~0. 2mm , 切割面也很整潔 ,
而輸出功率大于 1 500W 時(shí)激光器的振動模式為多
模 , 割縫寬度近 1mm , 切割面質(zhì)量較差。因 Nd :
YA G的激光可通過光導(dǎo)纖維輸送 , 比較靈活方便 ,
適用于機(jī)器人手執(zhí)激光噴嘴配程序控制進(jìn)行精確
操作 , 因此在三維切割時(shí)大多采用。影響激光切割
工件質(zhì)量的主要因素有切割速度、焦點(diǎn)位置、輔助
氣體壓力、 激光輸出功率及模式。
美國福特和通用汽車公司以及日本的豐田、日
產(chǎn)等汽車公司 , 在汽車生產(chǎn)線上普遍采用激光切割
技術(shù) , 它不必采用各種規(guī)格的金屬模具 , 除了快速
方便地切割各種不同形狀的坯料外 , 還用來大量切
割加工因規(guī)格不同需要更改的零件安裝孔位置 , 如
汽車標(biāo)志燈、 車架、 車身兩側(cè)裝飾線等。通用汽車公
司生產(chǎn)的卡車僅車門就有直徑為 2. 8~39mm 的
20種孔 , 公司采用 Rofin- Sinar 的 500W 激光器通
過光纖連接到裝在機(jī)械手的焊頭上 , 用以切割這些
孔 ,1min 就完成一扇門開孔的加工 ,孔邊緣光滑 ,背
面平整 。2. 8mm 孔的公差為 0. 03~0. 08mm ,
12mm 孔的公差為 - 0. 25mm~ + 0. 03mm。該公
司生產(chǎn)的卡車和客車有 89 種孔徑和孔位配置不同
的底盤 ,經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì) ,現(xiàn)在只需要沖壓 5種不同的
底盤 ,然后再由激光切割出配置不同的孔 ,簡化了工
藝 ,提高了效率 ,降低了成本。
我國自然科學(xué)基金委在 1997 年把大功率 CO2
及 YA G激光三維焊接和切割理論與技術(shù)作為重點(diǎn)
項(xiàng)目進(jìn)行資助 , 國家產(chǎn)學(xué)研激光技術(shù)中心的課題組
成員對此進(jìn)行了系統(tǒng)的研究 , 為在我國汽車車身制
造業(yè)中應(yīng)用三維激光立體加工技術(shù)做出了很大貢
獻(xiàn)。該中心為一汽轎車公司、寶山鋼鐵公司等國有
大型企業(yè)的技術(shù)改造開展了重大工程項(xiàng)目攻關(guān) , 其
中開發(fā)紅旗加長型轎車覆蓋件的三維激光制造工藝
技術(shù) , 在我國轎車生產(chǎn)中是首次采用。在汽車用薄
厚鋼板激光大拼板拼接工藝試驗(yàn)研究中首次采用了
激光切割替代精裁工藝技術(shù) , 取得了較好的技術(shù)經(jīng)
濟(jì)效果。三維激光切割在車身裝配后的加工也十分
有用 ,例如開行李架固定孔、 頂蓋滑軌孔、 天線安裝
孔、修改車輪擋泥板形狀等。在新車試制中用于切
割輪廓和修正 ,既縮短了試制周期又節(jié)省了模具 ,充
分體現(xiàn)出采用激光切割加工的優(yōu)點(diǎn)。
4. 2 激光打標(biāo)替代沖模打標(biāo)
企業(yè)在其生產(chǎn)的零部件上常常需要打上企業(yè)自
己的標(biāo)志或特定的符號與數(shù)字 , 以往的方法是使用
沖模打標(biāo)或用鑄模成型 , 打標(biāo)質(zhì)量不高。采用數(shù)控
激光機(jī)打標(biāo)不僅速度快 , 而且克服了沖模打標(biāo)中常
見的毛邊、尖銳的邊緣和畸變。由于采用計(jì)算機(jī)控
制 , 因此可以打出任意復(fù)雜的圖案 , 省去了模具設(shè)
計(jì)、 制造及調(diào)試等環(huán)節(jié) ,大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)制造
周期 , 同時(shí)也降低了成本。因激光打標(biāo)機(jī)所需功率
小 ,成本低 ,打出的標(biāo)記美觀、 漂亮 ,現(xiàn)已為大多數(shù)企
業(yè)所采用。
4. 3 激光成形替代彎曲模成形
金屬板料的激光成形技術(shù)是一種利用聚焦光束
以一定的速度掃描金屬板料表面 (掃描速度應(yīng)足夠
快以防止表面熔化) ,使熱作用區(qū)內(nèi)的材料產(chǎn)生明顯
的溫度梯度 ,導(dǎo)致非均勻分布的熱應(yīng)力 ,從而使板料
塑性變形的方法。與常規(guī)成形方法相比 , 激光成形《模具工業(yè)》2001. No . 4 總 242 43
具有許多優(yōu)點(diǎn): ① 屬于無模成形 ,生產(chǎn)周期短 ,柔性
大 , 可不受加工環(huán)境限制 , 通過優(yōu)化激光加工工藝
參數(shù) , 精確控制熱作用區(qū)域以及熱應(yīng)力的分布 , 將
板料無模成形; ② 因其是一種僅靠熱應(yīng)力而不用模
具使板料變形的塑性加工方法 , 因此屬無外力成
形; ③ 為非接觸式成形 ,所以不存在模具制作、 磨損
和潤滑等問題 ,也不存在貼模、 回彈現(xiàn)象 ,成形精度
高; ④ 可使板料通過復(fù)合成形得到形狀復(fù)雜的異形
件(如球形件、 錐形件和拋物形件等) 。
激光成形機(jī)理的實(shí)質(zhì)就是彎曲機(jī)理。當(dāng)激光加
熱板料時(shí) , 一方面在激光作用區(qū)及其周圍產(chǎn)生熱應(yīng)
力 , 同時(shí)降低了被加熱區(qū)域板料的屈服極根 , 從而
使熱應(yīng)力作用區(qū)的熱態(tài)材料產(chǎn)生非均勻的塑性變
形 ,實(shí)現(xiàn)板料的彎曲成形。試驗(yàn)表明 ,激光每掃描一
道次 ,金屬板料可彎曲 1 ~5 ,不同的掃描軌跡和工
藝參數(shù)組合能夠產(chǎn)生不同的成形效果和不同程度
的變形量 , 即可得到各種復(fù)雜形狀的工件。圖 2表
示在工藝參數(shù)為激光速功率 1. 5kW , 激光束直徑
5. 4mm , 材料 SUS304 , 厚 1mm , 碳涂覆面的條件
下 ,激光掃面速度與材料彎曲角之間的變化關(guān)系。
圖 2 激光掃描速度對彎曲角的影響
現(xiàn)在世界上許多國家都投入較大的人力、物力
對激光成形技術(shù)進(jìn)行專項(xiàng)研究 , 在某些領(lǐng)域現(xiàn)已開
始了初步的工業(yè)應(yīng)用。波蘭基礎(chǔ)技術(shù)研究所的
HFrackiewicz 教授利用激光成形先后制造出了筒
形件、 球形件、 波紋管和金屬管的擴(kuò)口縮口、 彎曲成
形等;德國學(xué)者 MGeiger 等將激光成形與其他加工
工序復(fù)合運(yùn)用于汽車制造業(yè) , 進(jìn)行了汽車覆蓋件的
柔性校平和其他成形件的成形 , 而且對彎曲成形過
程進(jìn)行計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制 , 提高了成形精度。德國
Trumpf 公司于 1997 年開發(fā)了商品化激光成形多
用機(jī)床 Trumat ic L 3030。 相信隨著研究的不斷深入
以及其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展 , 激光成形技術(shù)將逐趨成
熟 ,進(jìn)入實(shí)用化階段。
5 結(jié)束語
激光加工技術(shù)作為一種先進(jìn)的加工工藝 , 在國
外各行業(yè)已得到了廣泛的應(yīng)用 ,我國機(jī)械行業(yè)在 “九
五”期間也將其作為十大技術(shù)之一。國家自然科學(xué)
基金委也把激光加工工藝和激光加工設(shè)備的研究作
為重點(diǎn)研究項(xiàng)目進(jìn)行資助 , 并明確指出其主要應(yīng)用
領(lǐng)域應(yīng)該在汽車制造業(yè)。模具作為一種工具 , 其生
產(chǎn)周期、質(zhì)量和成本直接影響產(chǎn)品的制造過程和銷
售。而激光作為一種萬能加工工具 , 在減少模具制
造裝備 ,縮短模具制造周期 ,降低制造成本和保證模
具質(zhì)量等方面具有很大的優(yōu)勢。如何在實(shí)際生產(chǎn)中
應(yīng)用激光加工技術(shù)來優(yōu)化模具制造工藝 , 對傳統(tǒng)的
模具制造工藝進(jìn)行改進(jìn)和組合 , 需要我們做出不斷
的努力。
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Metal Indust ries ,1997 , (1)
激光切割與沖壓加工同樣的鈑金件的成本區(qū)別
你好!首先需要說明的是:激光切割與模具沖裁不屬于同一類工藝及設(shè)備。前者主要是完成對板材的平面切割工作(象氧割一樣,但變形極小,精度更高及切口更平滑,全自動工作);不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)沖壓成型工藝。而后者主要是通過沖壓與模具的配合一次完成工件的成型工藝。前者切割出的工件板料精度與后者相比,精度更高,沒飛邊及毛沖,無需模具,可任意切割各種圖形,所畫即所得。要最終完成上面的工件,前者還得進(jìn)行另外一次加工工藝。這要根據(jù)該工件的工藝要求來進(jìn)行折彎成型還是進(jìn)行沖壓成型工藝了;兩種成型工藝不同,那生產(chǎn)成本也就不同!看你怎么選擇了。如果你的成型工藝是折彎,那 肯定是前者經(jīng)濟(jì)。 如果你的成型工藝是沖壓,那么 后者經(jīng)濟(jì)。
五金沖壓模具字頭刻印用什么設(shè)備加工
可以用激光打標(biāo)
激光打標(biāo)機(jī)(laser marking machine)是用激光束在各種不同的物質(zhì)表面打上永久的標(biāo)記。打標(biāo)的效應(yīng)是通過表層物質(zhì)的蒸發(fā)露出深層物質(zhì),從而刻出精美的圖案、商標(biāo)和文字,激光打標(biāo)機(jī)主要分為,CO2激光打標(biāo)機(jī),半導(dǎo)體激光打標(biāo)機(jī)、光纖激光打標(biāo)機(jī)和YAG激光打標(biāo)機(jī),目前激光打標(biāo)機(jī)主要應(yīng)用于一些要求更精細(xì)、精度更高的場合。應(yīng)用于電子元器件、集成電路(IC)、電工電器、手機(jī)通訊、五金制品、工具配件、精密器械、眼鏡鐘表、首飾飾品、汽車配件、塑膠按鍵、建材、PVC管材。
參考資料:
激光加工技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用
激光是本世紀(jì)的重大發(fā)明之一,具有巨大的技術(shù)潛力,專家們認(rèn)為,電子技術(shù)的全勝時(shí)期,其主角是計(jì)算機(jī),下一代將是光技術(shù)時(shí)代,其主角是激光。激光因具有單色性、相干性和平行性三大特點(diǎn),特別適用于材料加工。激光加工是激光應(yīng)用最有發(fā)展前途的領(lǐng)域,國外已開發(fā)出20多種激光加工技術(shù)。激光的空間控制性和時(shí)間控制性很好,對加工對象的材質(zhì)、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大,特別適用于自動化加工。激光加工系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成高效自動化加工設(shè)備,已成為企業(yè)實(shí)行適時(shí)生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù),為優(yōu)質(zhì)、高效和低成本的加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。
激光加工技術(shù)的應(yīng)用
已成熟的激光加工技術(shù)包括:激光快速成形技術(shù)、激光焊接技術(shù)、激光打孔技術(shù)、激光切割技術(shù)、激光打標(biāo)技術(shù)、激光去重平衡技術(shù)、激光蝕刻技術(shù)、激光微調(diào)技術(shù)、激光存儲技術(shù)、激光劃線技術(shù)、激光清洗技術(shù)、激光熱處理和表面處理技術(shù)。
激光焊接技術(shù)具有溶池凈化效應(yīng),能純凈焊縫金屬,適用于相同和不同金屬材料間的焊接。激光焊接能量密度高,對高熔點(diǎn)、高反射率、高導(dǎo)熱率和物理特性相差很大的金屬焊接特別有利。
激光切割技術(shù)可廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中,可大大減少加工時(shí)間,降低加工成本,提高工件質(zhì)量。脈沖激光適用于金屬材料,連續(xù)激光適用于非金屬材料,后者是激光切割技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。
激光打標(biāo)技術(shù)是激光加工最大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。準(zhǔn)分子激光打標(biāo)發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù),特別適用于金屬打標(biāo),可實(shí)現(xiàn)亞微米打標(biāo),已廣泛用于微電子工業(yè)和生物工程。
激光去重平衡技術(shù)是用激光去掉高速旋轉(zhuǎn)部件上不平衡的過重部分,使慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸重合,以達(dá)到動平衡的過程。激光去重平衡技術(shù)具有測量和去重兩大功能,可同時(shí)進(jìn)行不平衡的測量和校正,效率大大提高,在陀螺制造領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。對于高精度轉(zhuǎn)子,激光動平衡可成倍提高平衡精度,其質(zhì)量偏心值的平衡精度可達(dá)1%或千分之幾微米。
激光蝕刻技術(shù)比傳統(tǒng)的化學(xué)蝕刻技術(shù)工藝簡單、可大幅度降低生產(chǎn)成本,可加工0.125~1微米寬的線,非常適合于超大規(guī)模集成電路的制造。
激光微調(diào)技術(shù)可對指定電阻進(jìn)行自動精密微調(diào),精度可達(dá)0.01%~0.002%,比傳統(tǒng)加工方法的精度和效率高、成本低。激光微調(diào)包括薄膜電阻(0.01~0.6微米厚)與厚膜電阻(20~50微米厚)的微調(diào)、電容的微調(diào)和混合集成電路的微調(diào)。
激光存儲技術(shù)是利用激光來記錄視頻、音頻、文字資料及計(jì)算機(jī)信息的一種技術(shù),是信息化時(shí)代的支撐技術(shù)之一。
激光劃線技術(shù)是生產(chǎn)集成電路的關(guān)鍵技術(shù),其劃線細(xì)、精度高(線寬為15~25微米,槽深為5~200微米),加工速度快(可達(dá)200毫米/秒),成品率可達(dá)99.5%以上。
激光清洗技術(shù)的采用可大大減少加工器件的微粒污染,提高精密器件的成品率。
激光熱、表處理技術(shù)包括:激光相變硬化技術(shù)、激光包覆技術(shù)、激光表面合金化技術(shù)、激光退火技術(shù)、激光沖擊硬化技術(shù)、激光強(qiáng)化電鍍技術(shù)、激光上釉技術(shù),這些技術(shù)對改變材料的機(jī)械性能、耐熱性和耐腐蝕性等有重要作用。
激光相變硬化(即激光淬火)是激光熱處理中研究最早、最多、進(jìn)展最快、應(yīng)用最廣的一種新工藝, 適用于大多數(shù)材料和不同形狀零件的不同部位,可提高零件的耐磨性和疲勞強(qiáng)度,國外一些工業(yè)部門將該技術(shù)作為保證產(chǎn)品質(zhì)量的手段。
激光包覆技術(shù)是在工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用的激光表面改性技術(shù)之一, 具有很好的經(jīng)濟(jì)性,可大大提高產(chǎn)品的抗腐蝕性。
激光表面合金化技術(shù)是材料表面局部改性處理的新方法, 是未來應(yīng)用潛力最大的表面改性技術(shù)之一,適用于航空、航天、兵器、核工業(yè)、汽車制造業(yè)中需要改善耐磨、耐腐蝕、耐高溫等性能的零件。
激光退火技術(shù)是半導(dǎo)體加工的一種新工藝,效果比常規(guī)熱退火好得多。激光退火后, 雜質(zhì)的替位率可達(dá)到98%~99%, 可使多晶硅的電阻率降到普通加熱退火的1/2~1/3, 還可大大提高集成電路的集成度, 使電路元件間的間隔縮小到0.5微米。
激光沖擊硬化技術(shù)能改善金屬材料的機(jī)械性能, 可阻止裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展, 提高鋼、鋁、鈦等合金的強(qiáng)度和硬度, 改善其抗疲勞性能。
激光強(qiáng)化電鍍技術(shù)可提高金屬的沉積速度, 速度比無激光照射快1000倍, 對微型開關(guān)、精密儀器零件、微電子器件和大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)和修補(bǔ)具有重大義意。使用改技術(shù)可使電度層的牢固度提高昂100~1000倍。
激光上釉技術(shù)對于材料改性很有發(fā)展前途, 其成本低, 容易控制和復(fù)制, 有利于發(fā)展新材料。激光上釉結(jié)合火焰噴涂、等離子噴涂、離子沉積等技術(shù), 在控制組織、提高表面耐磨、耐腐蝕性能方面有著廣闊的應(yīng)用前景。電子材料、電磁材料和其它電氣材料經(jīng)激光上釉后用于測量儀表極為理想。
二、激光加工技術(shù)的發(fā)展趨勢
1.數(shù)控化和綜合化
把激光器與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和自動化的工件定位相結(jié)合,形成研制和生產(chǎn)加工中心,已成為激光加工發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。
2.小型化和組合化
國外已把激光切割和模具沖壓兩種加工方法組合在一臺機(jī)床上,制成激光沖床,它兼有激光切割的多功能性和沖壓加工的高速高效的特點(diǎn),可完成切割復(fù)雜外形、打孔、打標(biāo)、劃線等加工。
3.高頻度和高可靠性
國外YAG激光器的重復(fù)頻度已達(dá)2000次/秒,二極管陣列泵浦的Nd:YAG激光器的平均維修時(shí)間已從原來的幾百小時(shí)提高到1~2萬小時(shí)。
4.采用激元激光器進(jìn)行金屬加工
這是國外激光加工的一個(gè)新課題。激元激光器能發(fā)射出波長157~350納米的紫外激光, 大多數(shù)金屬對這種激光的反射率很低, 吸收率相應(yīng)很高, 因此, 這種激光器在金屬加工領(lǐng)域有很大的應(yīng)用價(jià)值。
三、應(yīng)用于牙科的激光系統(tǒng) 依據(jù)激光在牙科應(yīng)用的不同作用,分為幾種不同的激光系統(tǒng)。區(qū)別激光的重要特征之一是:光的波長,不同波長的激光對組織的作用不同,在可見光及近紅外光譜范圍的光線,吸光性低,穿透性強(qiáng),可以穿透到牙體組織較深的部位,例如氬離子激光、二極管激光或Nd:YAG激光(如圖1)。而Er:YAG激光和CO,激光的光線穿透性差,僅能穿透牙體組織約0.01毫米。區(qū)別激光的重要特征之二是:激光的強(qiáng)度(即功率),如在診斷學(xué)中應(yīng)用的二極管激光,其強(qiáng)度僅為幾個(gè)毫瓦特,它有時(shí)也可用在激光顯示器上。 用于治療的激光,通常是幾個(gè)瓦特中等強(qiáng)度的激光。激光對組織的作用,還取決于激光脈沖的發(fā)射方式,以典型的連續(xù)脈沖發(fā)射方式的激光有:氬離子激光、二極管激光、CO2,激光;以短脈沖方式發(fā)射的激光有:Er:YAG激光或許多Nd:YAG激光,短脈沖式的激光的強(qiáng)度(即功率)可以達(dá)到1,000瓦特或更高,這些強(qiáng)度高、吸光性也高的激光,只適用于清除硬組織。 激光在齲齒的診斷方面的應(yīng)用 1.脫礦、淺齲 2.隱匿齲 激光在治療方面的應(yīng)用 1.切割 2.充填物的聚合,窩洞處理
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光纖激光打標(biāo)系統(tǒng)
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光纖激光切割與線性驅(qū)動器
光纖激光打標(biāo)系統(tǒng)與自動化一樣,激光打標(biāo)軸承,激光打標(biāo)活塞環(huán),激光標(biāo)記為閥門,激光打標(biāo)噴嘴,激光打標(biāo)為珠寶首飾。
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國際存在
美國,德國
永久
激光打標(biāo)是常任理事國和不可磨滅的標(biāo)記過程中,主張對擦,擦傷,影響磨損,只能除去表面研磨或免職。因此,激光-標(biāo)記賴以生存的真實(shí)性,您的品牌對排序回火
非接觸式
激光打標(biāo)是非接觸式的過程。它不生產(chǎn)任何變形的產(chǎn)品不同,在沖壓,沖壓,氣壓針,振動鉛筆等,這給準(zhǔn)確和獨(dú)立的審美標(biāo)記硬度的材料。
靈活性
激光打標(biāo)是高度靈活的過程相比,其他任何標(biāo)記的過程。它可以馬克的任何圖片和字體沒有改變?nèi)魏螞_壓,模具,模版等不同于其他傳統(tǒng)工藝。
審美/精確性
由于激光能產(chǎn)生很好的光束與精度在微米,許多準(zhǔn)確的和微觀的細(xì)節(jié),精確度可顯著與激光打標(biāo)。激光能產(chǎn)生審美意象,否則難以形成與其他標(biāo)記的過程。
沒有前/后處理
由于激光打標(biāo)是非接觸式,并沒有預(yù)設(shè)或后處理是需要的,這反過來又大大增加標(biāo)記的生產(chǎn)力。
低營運(yùn)成本
激光打標(biāo),有助于顯著降低經(jīng)營成本,減少勞動力成本,工具成本,消耗品成本,成立時(shí)間,排斥反應(yīng)的改進(jìn)周期時(shí)間。
什么是激光打標(biāo),激光打標(biāo)能做些什么
激光打標(biāo)技術(shù)是激光加工最大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。激光打標(biāo)是利用高能量密度的激光對工件進(jìn)行局部照射,使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng),從而留下永久性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法。激光打標(biāo)可以打出各種文字、符號和圖案等,字符大小可以從毫米到微米量級,這對產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。
激光打標(biāo)技術(shù)作為一種現(xiàn)代精密加工方法,與腐蝕,電火花加工,機(jī)械刻劃,印刷等傳統(tǒng)的加工方法相比,具有無與倫比的優(yōu)勢:
1.采用激光做加工手段,與工件之間沒有加工力的作用,具有無接觸,無切削力,熱影響小的優(yōu)點(diǎn),保證了工件的原有精度。同時(shí),對材料的適應(yīng)性較廣,可以在多種材料的表面制作出非常精細(xì)的標(biāo)記且耐久性非常好;
激光打標(biāo)機(jī)
2.激光的空間控制性和時(shí)間控制性很好,對加工對象的材質(zhì),形狀,尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大,特別適用于自動化加工和特殊面加工。且加工方式靈活,既可以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室式的單項(xiàng)設(shè)計(jì)的需要,也可以滿足工業(yè)化大批量生產(chǎn)的要求;
3.激光刻劃精細(xì),線條可以達(dá)到毫米到微米量級,采用激光標(biāo)刻技術(shù)制作的標(biāo)記仿造和更改都非常困難,對產(chǎn)品防偽極為重要;
4.激光加工系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成高效自動化加工設(shè)備,可以打出各種文字,符號和圖案,易于用軟件設(shè)計(jì)標(biāo)刻圖樣,更改標(biāo)記內(nèi)容,適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)高效率,快節(jié)奏的要求;
5.激光加工和傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷相比,沒有污染源,是一種清潔無污染的高環(huán)保加工技術(shù);
激光打標(biāo)技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè),為優(yōu)質(zhì),高效,無污染和低成本的現(xiàn)代加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。隨著現(xiàn)代激光標(biāo)刻應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,對激光制造的設(shè)備系統(tǒng)小型化,高效率和集成化的要求也越來越高,新型高功率光纖激光技術(shù)的開發(fā)成功,必將對此產(chǎn)生極大的推動。
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