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工业CO2激光器的发展历程与综合应用(上)

来源:本站    发布时间:2015-9-16 13:32:22    点击量:

      1、前语    二氧化碳激光器是现在连续输出功率较高的一种激光,它开展较早,商业产品较为老练,被广泛运用到材料加工、医疗运用、军事兵器、环境量测等各个范畴。在激光的开展和运用方面,CO2激光器的制作和运用较早也较多,早在1970年代晚期,就有从国外直接进口CO2激光器,从事工业加工和医疗等运用。从80年代晚期开始,CO2激光器被广泛引入并运用在在材料加工范畴。    近年来CO2激光加工设备尽管渐趋遍及,但激光毕竟是一种新的东西,激光加工技能亦不一样于传统的加工办法,所以工业界在引入运用CO2激光器的过程中,从前遇到各式各样的疑问,给许多厂商形成不少困扰。这篇文章针对CO2激光器在不一样范畴的运用情况及其演化作以分析,并提出在运用CO2激光器过程中,常面对的一些疑问,依照CO2激光器功率巨细分类,论述其在各个工业上的运用情况及演化情况,罗列CO2激光运用者会面对的主要疑问并加以分析,最终对CO2激光运用的将来提出展望。
      2、工业CO2激光运用与开展    为了对比具体完整的介绍CO2激光加工的运用情况,按其运用本钱,这篇文章以激光输出功率规模(小于200瓦,介于200到1600瓦间和大于1600瓦以上)作为划分标准,逐一介绍它在各个范畴的运用情况。

      2.1低功率(小于200瓦)CO2激光的运用   前期进口和制造的CO2激光机器,均为小于200瓦的低功率激光器。首要为电子工业(如电阻制造、IC象征)、非金属加工业(竹木雕、服饰、制鞋、饰品制造等)和部份医疗和研讨单位所运用。
将CO2激光束透过一个光罩,聚焦于IC或半导体组件上作象征,这种CO2激光首要皆为TEA脉冲式。但跟着象征加工速度的请求越来越快,加工质量的请求越来越高,以及固体激光的疾速开展,近来新引入的象征加工用激光,已逐渐被固体的YAG激光所替代。   用镂空的铜模罩住要雕琢的非金属资料,然后用CO2激光束在铜模上作疾速扫瞄,即可在该资料上雕琢出杂乱的图画。雕琢目标为木材、压克力、皮革和纸张等,别的也能够运用到雕琢特有的手工艺品,如竹片雕琢、软木浮雕、贝壳浮雕等。近来几年已转型用密封式CO2激光,直接以扫瞄振镜作少量多改变的礼物雕琢,以提高商品的附加价值。    裁缝和制鞋业从前引领风流十数年,也是引入国外或选用自产的低功率CO2激光加工较早的成功典型,首要是以50瓦激光来裁切制衣服用的马克板和鞋子样板,仅用于开发或少量多样的出产,故数量有限。也有少量150瓦摆布的CO2激光直接作皮衣、皮件等出产用。别的计算机绣花业有以激光合作CCD取样,直接将绣花在一大张上的许多图画逐个裁下。可是跟着两种工业的外移和萎缩,CO2激光器在这方面的运用也没有添加。而选用低功率CO2激光来裁切家私或饰品上的装修用薄树皮继续增长,首要联系外型设计和后段出产,附加价值较高。   因为国外CO2激光的开展很快,小功率的CO2激光选用密封式构造,且质量越来越好,因而,除了上述加工业外,进口的其它运用体系里也有许多此类的CO2激光器,用在穿孔、印刷业呆板、疾速成型、镜片上打商标和陶瓷基板加工等方面,其运用潜力不小。    输出200瓦以下的CO2激光器在一些非金属薄资料切开方面捉襟见肘,除上述业者较常运用外,本来仍有许多工业界的格外资料皆可思考以激光加工替代,如建筑业的压克力模型制造,成婚相簿封面的硬版图样,其特点是是小而杂乱,但均能够CO2激光来作裁切。云母薄板的裁切﹑防弹衣内纤维布的裁切﹑耐龙安全带的裁切,还有其它一些格外资料如:FRP、ABS、特弗龙、石棉和橡胶等的裁切,国外都有选用激光加工的先例,仅仅需求格外注意切开时所发生气体的排放问题。
      2.2中高功率(200瓦-1600瓦)CO2激光的运用    中高功率激光,是现在CO2激光加工设备的干流,首要用于钣金代工业,也有少部份机器为工厂自行运用的出产设备。现在此类激光机器近三分之一皆为近来引入,可见此类功率的CO2激光正处于疾速生长期间。中高功率CO2激光设备最首要的运用,即是作钣金切开,大多数以代工的方式运营。加工目标广,加工品种多,以下介绍几种运用较多或格外的比如。
     2.2.1木刀模业   以CO2激光在木板上切开出宽度约0.6mm的各种杂乱重复图形的沟槽,然后再装上尖利的刀片,制成轧型刀具,这是裁切一切包装纸盒、塑料射出成型、保丽龙用具和软性电路板等制造过程中很首要的一环,运用前景看好。
     2.2.2各种机器零部件切开    机器的各式各样零部件,在某个厚度以上或形状较为杂乱,本来都能够用激光加工来替代传统的加工方式,尽管也许加工成本会高一点(有些不一定),但可节约许多人力,并提高商质量量。
     2.2.3轿车钣金切开    通过模具压轧成型后的轿车钣金为立体形状,通常再加工较为困难,若以五轴CO2激光加工机作压边的切除和内部孔洞的开挖,则能够充分显出激光加工的优势。现在国内已有数家专门出产轿车修护用钣金的工厂,进口五轴CO2激光加工机在作这方面加工。但此类机器尚属高价位期间,将来若能下降报价,国内将会有不少厂商引入此类加工机。
      2.2.4计算机、电气机壳的钣金切开    计算机机壳的钣金切开,以及各种机器控制箱和机壳的钣金切开,是最首要的加工目标。尤其是一些商品产量不多,形状杂乱,商品生命周期不长,开模划不来的钣金切开最多,如:电动玩具机壳、主动贩卖机机壳、配电盘等。也有一些是现已开模,但商品更改设计后,须在已成型的钣金上作更改的加工。
      2.2.5格外资料切开   因为激光能够作非触摸式切开,切缝窄又不影响外围原料,所以被广告和建筑业界遍及选用在格外需求坚持工件外表极度润滑的镜面不锈钢或通常不锈钢板的切开加工,如:招牌、雕塑品、电梯控制面板、厨具、圆形锯片、压克力、绷簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板,一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业运用的钛合金等等。 跟着工业形状的演化,钣金加工目标越来越杂乱多样,传统的冲孔机功用已不能满足请求,线切开速度又太慢,CO2激光的加工功用正好补偿它们所缺,这也是近几年CO2激光加工机引入速度继续且疾速添加的首要原因。
      2.3 高功率(大于1600瓦)CO2激光的运用   大于1600瓦的高功率CO2激光,首要被运用在金属焊接和外表处理上,在工业先进国家已逐渐被国防、轿车和航天工业里一些格外领域所选用。但前期高功率激光的价位比较高,加上这一方面的技能养成练习有限,所以除了国防上、一些大学和研讨单位有这一方面的运用外,民用工业较少引入此类高功率CO2激光。近来三、四年引入许多,首要运用于各项钣金切开,使加工速度更快、更有弹性。观之将来的开展趋势,高功率CO2激光在焊接和外表处理上的运用,一定会被工业界逐渐承受并选用。
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