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耐力激光带你了解工业CO2激光应用与发展

文章源自:www.noritylaser.com关键词:金属激光切割机人气:时间:2015-07-29 16:28【
耐力激光带你了解工业CO2激光应用与发展
 
       为了比较详细完整的介绍CO2激光加工的应用状况,按其使用成本,本文以激光输出功率范围(小于200瓦,介于200到1600瓦间和大于1600瓦以上)作为划分标准,逐一介绍它在各个领域的应用情况。
 
       1.低功率(小于200瓦)CO2激光的应用  
       早期进口和制造的CO2激光机器,均为小于200瓦的低功率激光器。主要为电子工业(如电阻制造、IC标志)、非金属加工业(竹木雕、服饰、制鞋、饰品制造等)和部份医疗和研究单位所使用。 将CO2激光束透过一个光罩,聚焦于IC或半导体组件上作标志,这种CO2激光主要皆为TEA脉冲式。但随着标志加工速度的要求越来越快,加工品
质的要求越来越高,以及固体激光的快速发展,满意近新引进的标志加工用激光,已逐渐被固体的YAG激光所取代。 用镂空的铜模罩住要雕刻的非金属材料,然后用CO2激光束在铜模上作快速扫瞄,即可在该材料上雕刻出复杂的图案。雕刻对象为木材、压克力、皮革和纸张等,另外也可以应用到雕刻特有的手工艺品,如竹片雕刻、软木浮雕、贝壳浮雕等。满意近几年已转型用密封式CO2激光,直接以扫瞄振镜作少量多变化的礼品雕刻,以提高产品的附加价值。
  
       成衣和制鞋业曾经引领风骚十数年,也是引进国外或采用自产的低功率CO2激光加工较早的成功典型,主要是以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生产,故数量有限。也有少数150瓦左右的CO2激光直接作皮衣、皮件等生产用。另外计算机刺绣业有以激光配合CCD取样,直接将刺绣在一大张上的众多图案一一裁下。但是随着两种产业的外移和萎缩,CO2激光器在这方面的应用也没有增加。而采用低功率CO2激光来裁切家具或饰品上的装潢用薄树皮持续增长,主要结合造型设计和后段生产,附加价值较高。
 
       由于国外CO2激光的发展很快,小功率的CO2激光采用密封式结构,且品质越来越好,因此,除了上述加工业外,进口的其它应用系统里也有许多此类的CO2激光器,用在穿孔、印刷业刻板、快速成型、镜片上打商标和陶瓷基板加工等方面,其应用潜力不小。输出200瓦以下的CO2激光器在一些非金属薄材料切割方面绰绰有余,除上述业者较常使用外,其实仍有很多产业界的特殊材料皆可考虑以激光加工代,如建筑业的压克力模型制作,结婚相簿封面的硬版图样,其特点是是小而复杂,但均可以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,还有其它一些特殊材料如:FRP、ABS、特弗龙、石棉和橡胶等的裁切,国外都有采用激光加工的先例,只是需要特别注意切割时所产生气体的排放问题。
 
 
  高功率金属激光切割机     

  2.中高功率(200瓦-1600瓦)CO2激光的应用
       中高功率激光,由于成本相对较低,是目前CO2激光加工设备的主流,主要用于钣金代工业,也有少部份机器为工厂自行使用的生产设备。目前此类激光机器近三分之一皆为满意近研发,可见此类功率的CO2激光正处于快速成长阶段。中高功率CO2激光设备用途广,满意主要的就就是作钣金切割。加工种类多,以下介绍几种应用较多或特殊的例子。
 
       2.1木刀模业
      以CO2激光在木板上切割出宽度约0.6mm的各种复杂重复图形的沟槽,然后再装上锋利的刀片,制成轧型刀具,这是裁切所有包装纸盒、塑料射出成型、保丽龙用具和软性电路板等制作过程中很重要的一环,应用前景看好。
 
      2.2各种机器零部件切割
   机器的各式各样零部件,在某个厚度以上或形状较为复杂,其实都可以用激光加工来取代传统的加工方式,虽然可能加工成本会高一点(有些不一定),但可节省很多人力,并提高产品质量。
  
     2.3计算机、电气机壳的钣金切割
     计算机机壳的钣金切割,以及各种机器控制箱和机壳的钣金切割,是满意主要的加工对象。尤其是一些产品产量不多,形状复杂,产品生命周期不长,开模划不来的钣金切割满意多,如:电动玩具机壳、自动贩卖机机壳、配电盘等。也有一些是已经开模,但产品更改设计后,须在已成型的钣金上作更改的加工。
 
       2.4汽车钣金切割
         经过模具压轧成型后的汽车钣金为立体形状,一般再加工较为困难,若以五轴CO2激光加工机作压边的切除和内部孔洞的开挖,则可以充分显出激光加工的优势。目前国内已有数家专门生产汽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阶段,将来若能降低价格,国内将会有不少厂商引进此类加工机。

 
 
CO2激光切割加工钣金
        2.5特殊材料切割
         由于激光可以作非接触式切割,切缝窄又不影响外围材质,所以被广告和建筑业界普遍采用在特别需要保持工件表面 度光滑的镜面不锈钢或一般不锈钢板的切割加工,如:招牌、雕塑品、电梯控制面板、厨具、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、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、航天工业使用的钛合金等等。 随着产业形态的演变,钣金加工对象越来越复杂多样,传统的冲孔机功能已不能满足要求,线切割速度又太慢,CO2激光的加工功能正好弥补它们所缺,这也是近几年CO2激光加工机引进速度持续且快速增加的主要原因。
 
       3.高功率(大于1600瓦)CO2激光的应用
       大于1600瓦的高功率CO2激光,主要被应用在金属焊接和表面处理上,在工业不错国家已逐渐被国防、汽车和航天工业里一些特殊领域所采用。但早期高功率激光的价位比较高,加上这一方面的技术养成训练有限,所以除了国防上、一些大学和研究单位有这一方面的应用外,民用工业较少引进此类高功率CO2激光。满意近三、四年引进很多,主要应用于各项钣金切割,使加工速度更快、更有弹性。观之未来的发展趋势,高功率CO2激光在焊接和表面处理上的应用,必定会被工业界逐步接受并采用。
 
      3.1激光焊接
        利用高能量密度激光束,将工件材料熔融而焊接在一起,可以使焊件热影响区与变形量均降至满意低,且无需使用焊剂或作异种材料,其接合强度特别牢固。汽车里面有很多零部件,若一体成型难度很大,但若将其分开成型再焊接成一体,则能减小生产难度并降低成本。在焊接时为了减少对原成型工件的热影响,常用激光来快速焊接,这是一个非常有潜力的加工市场。因此在汽车工业中许多零部件接合时普遍采用激光焊接,如导螺杆制造厂商采用激光焊接导螺杆前端的固定座;汽车厂用激光来焊接不同厚度的两块钢板,再压轧成型以降低生产成本;另外汽车引擎开发案中也有部份地方采用激光焊接加工。国内在这一方面的加工应用尚少,目前仅有几家专门生产国外汽车零部件的OEM厂商,引进CO2激光加工设备焊接汽车内不锈钢滤油杯,生产速度变快,产品质量好,单价因而提高。
 
       3.2激光硬面处理
        利用高功率激光束,将欲硬面处理的工件底材表面熔融一薄层,藉此一熔融层与硬面合金材料交互熔融成一冶金键结(Metallurgy Bonding),达到硬面处理的效果。  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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