激光打標(biāo)機加工在模具行業(yè)的應(yīng)用

跟著科學(xué)技能的開展和社會需要的多元化，商品的競賽越來越劇烈，更新?lián)Q代的周期也越來越短。為此，需要不但能依據(jù)商場的需要趕快規(guī)劃出新商品，并且能在盡可能短的時間內(nèi)制造出原型，然后進行功能測驗和修改，最終構(gòu)成定型商品。而在傳統(tǒng)制造體系中，需要很多的模具規(guī)劃、制造和調(diào)試等作業(yè)，成本高，周期長，已不能適應(yīng)一日千里的商場改變。為了進步研制和出產(chǎn)速度，快速而j確地制造出高質(zhì)量、低成本的模具和商品，能對商場改變做出靈敏呼應(yīng)，大家作了很多的研討和探究作業(yè)。跟著工業(yè)激光器報價的不斷下降和工業(yè)激光加工技能的日益老練，給模具制造和商品出產(chǎn)工藝帶來了重大變革。這篇文章首要介紹了工業(yè)加工激光器，然后在模具激光制造、模具外表激光強化和替代、模具激光修正、模具激光清潔等幾個方面進行了介紹和剖析。  

當(dāng)前，用于激光加工的工業(yè)激光器首要有兩大類：固體激光器和氣體激光器。其間，固體激光器以Nd:YAG激光器為代表；而氣體激光器則以CO2激光打標(biāo)機激光器為代表。跟著激光技能的開展，當(dāng)前大家也開始在某些加工運用場h運用大功率光纖激光器和大功率半導(dǎo)體激光器。  

1) Nd:YAG激光器  

Nd:YAG激光器的激光作業(yè)物質(zhì)為固態(tài)的Nd:YAG棒，其激光波長為1.06μm。因為該種激光器的激光變換功率較低，一起受到Y(jié)AG棒體積和導(dǎo)熱率的約束，其激光輸出平均功率不高。但因為Nd:YAG激光器能夠經(jīng)過Q開關(guān)緊縮激光輸出的脈沖寬度，在以脈沖方法作業(yè)時可獲得很高的峰值功率（108W），適用于需要高峰值功率的激光加工運用；其另一大長處是能夠經(jīng)過光纖傳輸，避免了雜亂傳輸光路的規(guī)劃制造，在三維加工中非常有用。此外，還能夠經(jīng)過三倍頻技能將激光波長變換為355nm（紫外），在激光立體造形技能中得到運用。  

2) CO2激光器  

CO2激光器的激光作業(yè)物質(zhì)為CO2混合氣體，其首要運用的激光波長為10.6μm。因為該種激光器的激光變換功率較高，一起激光器作業(yè)發(fā)生的熱量能夠經(jīng)過對流或分散敏捷傳遞到激光增益區(qū)以外，其激光輸出平均功率能夠做到很高的水平（萬瓦以上），滿意大功率激光加工的需要。  

國內(nèi)外用于激光加工的大功率CO2激光器，首要是橫流、軸流激光器。①橫流激光器：橫流激光器的光束質(zhì)量不太好，為多模輸出，首要用于熱處理和焊接。中國當(dāng)前已能出產(chǎn)各種大功率橫流CO2激光器系列，可滿意了國內(nèi)激光熱處理和焊接的需要。②軸流激光器：軸流激光器的光束質(zhì)量較好，為基?；驕?zhǔn)基模輸出，首要用于激光切開和焊接，中國激光切開設(shè)備商場首要由國外軸流激光器所占據(jù)。盡管國內(nèi)激光器廠商在國外軸流激光器上做了許多作業(yè)，但因為激光打標(biāo)機首要配件還需進口，商品報價難以大幅度下降，普及率低.

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激光快速成形金屬零件的殘余

激光快速成形技術(shù)是近幾年國際上廣泛關(guān)注的一種先進的實體自由成形技術(shù)，能夠直接成形高性能的致密金屬零件，具有無模具、短周期、低成本、市場響應(yīng)快等特點。本文簡要分析了激光快速成形件殘余應(yīng)力的形成機理及分布規(guī)律，概述了殘余應(yīng)力對成形件力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)尺寸、實際使用等方面的影響，探討了實驗測定殘余應(yīng)力的方法及調(diào)整和消除殘余應(yīng)力的有效手段等。  

   激光快速成形技術(shù)是一種基于激光熔覆的迭層制造技術(shù)，它將快速原型技術(shù)（RP）自由成形的優(yōu)點與激光熔覆技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)、致密金屬零件的直接成形，具有高柔性、短周期、低成本、市場響應(yīng)快等特點，是一種將材料技術(shù)與制造技術(shù)有機融為一體的“新材料設(shè)計、新材料制備與近凈成形高性能復(fù)雜零件快速成形一體化”新技術(shù)。激光快速成形以高能激光束作為移動熱源，一方面，激光快速加熱冷卻為材料加工提供了常規(guī)手段無法實現(xiàn)的極端非平衡條件，使成形件具有細小、致密的組織和優(yōu)異的綜合性能；但另一方面，局部熱輸入造成的不均勻溫度場必然引起局部熱效應(yīng)，表現(xiàn)在熔池在凝固及隨后冷卻過程不一致，從而在成形件中形成殘余應(yīng)力和變形。殘余應(yīng)力作為一種內(nèi)應(yīng)力，不僅對成形件的靜載強度、疲勞強度和抗應(yīng)力腐蝕性能等有不利影響 ，而且也影響結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性和成形精度，嚴重時會直接引發(fā)裂紋缺陷。成形件一旦出現(xiàn)裂紋，成形過程將被迫終止，同時已成形的金屬零件只能報廢處理，這將大大增加制造成本。因此，要充分發(fā)揮激光快速成形技術(shù)的優(yōu)越性，提高成形零件綜合質(zhì)量，研究激光快速成形過程殘余應(yīng)力的形成機理和分布特性具有重要的現(xiàn)實意義。關(guān)于激光快速成形過程中殘余應(yīng)力的研究國外已開始有報道，而目前國內(nèi)尚未見有這方面的研究報道。本文初步分析了激光快速成形過程的殘余應(yīng)力問題，為精q描述和控制激光快速成形過程中殘余應(yīng)力分布提供基礎(chǔ)。

殘余應(yīng)力的形成機理與分布特性

   激光快速成形屬于材料熱加工過程，它以高能激光束作為移動熱源，局部熱輸入產(chǎn)生的局部熱效應(yīng)將導(dǎo)致一定殘余應(yīng)力和變形。這主要是是激光束與材料相互作用形成的熔池經(jīng)歷快速加熱、熔化和快速冷卻、凝固變化，必然產(chǎn)生不均勻熱應(yīng)力和相變應(yīng)力，結(jié)果引起不均勻塑性變形而形成殘余應(yīng)力。具體是激光快速成形過程能量非常集中，熔池及其附近部位以遠高于周圍區(qū)域的速度被急劇加熱，并局部熔化。這部分材料因受熱而膨脹，而熱膨脹受到周圍較冷區(qū)域的約束，產(chǎn)生(彈性)熱應(yīng)力。同時，由于受熱區(qū)域溫度升高后屈服極限下降，部分區(qū)域的熱應(yīng)力值會超過其屈服極限，因此，熔池部分會形成塑性的熱壓縮，冷卻后就比周圍區(qū)域相對縮短、變窄或減小，同時由于熔覆層凝固冷卻時受到基材冷卻收縮的約束，從而在熔覆層中形成殘余應(yīng)力。因此，激光快速成形過程產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因主要歸結(jié)于以下兩方面:  

   1.由于局部熱輸入造成溫度分布不均勻，使得熔池及周圍材料產(chǎn)生熱應(yīng)力，在冷卻和凝固時相互制約而引起局部熱塑性變形，進而產(chǎn)生熱殘余應(yīng)力;

   2.由于熔凝區(qū)存在溫度梯度且冷卻速率不一致，熔池材料在凝固時因相變體積變化不均及相變的不等時性產(chǎn)生的相變應(yīng)力，進而引起不均勻塑性變形而形成相變殘余應(yīng)力（組織應(yīng)力）。成形件最終的殘余應(yīng)力往往是上述兩種原因的綜合結(jié)果。激光快速成形過程是一個非常復(fù)雜的物理冶金過程，殘余應(yīng)力的形成受諸多因素的影響同樣非常復(fù)雜，應(yīng)力大小和分布與熔覆粉材（種類、狀態(tài)）、基體（材料、狀態(tài)）、成形路徑、成形尺寸及工藝參數(shù)的選取等密切相關(guān)，一般為三維殘余應(yīng)力。

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醫(yī)療器械產(chǎn)品采用激光打標(biāo)機進行標(biāo)記分析

     醫(yī)療產(chǎn)品為我們的健康保駕護航，由于醫(yī)療產(chǎn)品的其特殊性，醫(yī)療產(chǎn)品有著嚴格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，非常注重加工過程中的衛(wèi)生安全，所以醫(yī)療產(chǎn)品的標(biāo)記要求非常高。傳統(tǒng)的噴涂標(biāo)記方式常因涂料含致毒和污染環(huán)境有害物質(zhì)，而往往不能被用來進行標(biāo)記。

      所以，在醫(yī)療行業(yè)，激光打標(biāo)也成為首x的標(biāo)識方法，激光標(biāo)記利用高能量密度的激光對工件進行局部照射，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y久性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法。同時加工的過程中，不需要接觸加工物品表面，沒有機械擠壓和機械效應(yīng)，無切削力、熱影響小，保證了醫(yī)療產(chǎn)品的原有精度。同時適用范圍廣，可以對絕大多數(shù)的金屬材料與非金屬進行標(biāo)記，而且標(biāo)記持久，不容易磨損，這就極大的滿足了現(xiàn)在醫(yī)療產(chǎn)品材料特殊性的標(biāo)記需要。

     目前隨著現(xiàn)在激光打標(biāo)機種類和類型的不斷完善，激光標(biāo)記設(shè)備在現(xiàn)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用也更加深入。無論是在加工的精度、標(biāo)記的效果，還是制造成本上面，激光標(biāo)記都有著傳統(tǒng)加工方式所無法媲美的優(yōu)勢。因為它確保了標(biāo)記的高質(zhì)量和高精密度，保證了系統(tǒng)的可靠性以及極j的重復(fù)精度。同時激光能標(biāo)記何種信息，僅與計算機里設(shè)計的內(nèi)容相關(guān)，只要利用計算機設(shè)計出圖形的打樣稿，激光標(biāo)記設(shè)備就能按著這個設(shè)計的圖形進行識別標(biāo)記，將這個標(biāo)記信息準(zhǔn)確的標(biāo)記在醫(yī)療產(chǎn)品上面。

      激光標(biāo)記技術(shù)相比于原來傳統(tǒng)的醫(yī)療標(biāo)記方式，不僅操作更加靈活，而且可靠性更高、創(chuàng)造空間更大。，但是隨著現(xiàn)在醫(yī)療領(lǐng)域新型技術(shù)的不斷創(chuàng)新或敏感材料的不斷變化，激光打標(biāo)技術(shù)也不能止步不前，需要不斷創(chuàng)新與改進，才能更好適應(yīng)醫(yī)療領(lǐng)域的需求，才能更加貼近醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展需要，才能使激光技術(shù)更好的助力現(xiàn)在的醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展。

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