• <tr id='dbV7H5'><strong id='dbV7H5'></strong><small id='dbV7H5'></small><button id='dbV7H5'></button><li id='dbV7H5'><noscript id='dbV7H5'><big id='dbV7H5'></big><dt id='dbV7H5'></dt></noscript></li></tr><ol id='dbV7H5'><option id='dbV7H5'><table id='dbV7H5'><blockquote id='dbV7H5'><tbody id='dbV7H5'></tbody></blockquote></table></option></ol><u id='dbV7H5'></u><kbd id='dbV7H5'><kbd id='dbV7H5'></kbd></kbd>

    <code id='dbV7H5'><strong id='dbV7H5'></strong></code>

    <fieldset id='dbV7H5'></fieldset>
          <span id='dbV7H5'></span>

              <ins id='dbV7H5'></ins>
              <acronym id='dbV7H5'><em id='dbV7H5'></em><td id='dbV7H5'><div id='dbV7H5'></div></td></acronym><address id='dbV7H5'><big id='dbV7H5'><big id='dbV7H5'></big><legend id='dbV7H5'></legend></big></address>

              <i id='dbV7H5'><div id='dbV7H5'><ins id='dbV7H5'></ins></div></i>
              <i id='dbV7H5'></i>
            1. <dl id='dbV7H5'></dl>
              1. <blockquote id='dbV7H5'><q id='dbV7H5'><noscript id='dbV7H5'></noscript><dt id='dbV7H5'></dt></q></blockquote><noframes id='dbV7H5'><i id='dbV7H5'></i>
                閱讀 | 訂閱
                閱讀 | 訂閱
                追溯安全

                激光表面加工與←激光打標的關聯

                來源:榮格2016-12-26 我要評論(0 )   

                過去◤幾十年間,激光打標產業取得了顯著的發展。現在,全球已經有大量ξ 服務於各個行業的激光打標系統供應商。這個←市場最重要的變化是推出了低功率脈沖光纖激光器,現在已...

                過去由于身体上幾十年間,激光打標產業取得了顯著的發展。現在,全球已經有大量服務於各個行業的激光打標系統供應商。這個←市場最重要的變化是推出了低功率脈沖光纖激光器,現在已經發展到幾乎每個供▆應商都能在其產品供給範圍內提供這類光纖激光打卐標設備。這些激光器的波長通常屬於1070nm左右的╱近紅外(NIR)範疇,非常適用於多數金屬產品的打標,因為與波長較長的CO2激光器相〗比,這種波長的反射率更低。

                但即便在這一波長【範圍內,不同金屬打標的難易也不盡相同。鋁、銅及其合金被廣泛用於幾乎每個行業,這些材料均可采用激ω光打標,但想在◆低熱條件下在這類金屬上打出肉眼清晰可見的深色標記,有時依然會有難→度。另外,一種〒已證實的技術表明,高透射材料通常可在不與意〗外非線性特性相關的脈沖寬度內以最低損傷完成打標和微造型等加工。

                激光表面加工

                在廣泛的工業激光材料加工領域,激光表面加工這一術語通常被用於描述一系列采用連其实不知道續波(CW)、功率為數千瓦的近紅外激光源的加工活動。然而,以︼上工藝與本文所描述的可被視作為微米和納米級表面應用的技術完全不同。已經采用短脈沖¤皮秒(10-12)和飛秒(10-15)超快激光器開發了許多☆這類工藝,針對非熱機制如□ 何對表面進行改性加工,也已發表過許多文章。

                這些⌒工藝的主要缺點是:即便屬於這類激光器門類中的低功率∏系列產品,它們的投資與運行成本仍然很高。由於加工速度通常取決於激光器的平均功率,對於大多數■工業激光用戶而言,實際表面覆蓋率條件下的激光加工成本可能太高。最近,成熟的納秒級√脈沖光纖激光器的範圍已擴展到亞納秒級,隨之◆而來的是以數量級增加的峰值功率能力。因此,這有可能開發出一種采用具成本效益的長皮秒激光源的新型√激光表面加工工藝。

                圖1:根據業內廣為接♀受的術語以及所涉及的主要物理〓機制,提出的一系列不同層次的激光表面處理工藝。


                雖然這些技術◎通常被稱為激光微造型,從機械角度來看,這些工藝與激光打標息息相關,因為它們局限於對部件的表面處理,通常需要結合采用激光消融與熔融工藝。圖1嘗試著用行業廣不过他一直当自己是打酱油為接受的術語以及所涉及的主要物理機制,來對這種範圍廣泛的工藝進行分類。

                近紅外光纖▃激光器

                光纖◥激光器為人廣泛所知的優勢,確保它↘們在圖1所示的大多數應用笑了笑中成為占主導地位¤的近紅外激光光源選擇方案。當然,脈沖光纖激光源憑借高↓平均功率(高達4kW),開啟了激光清潔和激光脫漆的應用。此處所用的新型光纖激光器的脈沖持續時∏間範圍為0.15~5ns、峰值功率可達0.5mW,每平方米的亮度<2,在平均功率最高達30W的條件下,脈沖重復率超過1MHz。本文旨在增進對微米級激光功能■的了解,這類激光用於通常被認為是難以采用標準紅外波長進行打『標的材料,如銅和玻璃等材料的表面微造型或打標。

                激光微造型∞與激光打標分析


                通過一定方式改變激光打標表面區域,使∮之與未打標區域形成視覺上的對照,這使激光標記變得有用。在此不僅列出了一些早期結果々,還采用先進的分析手段對金屬和玻璃表面的激光微造型工藝進行深入的特性描述和刻畫。

                筆式表面輪廓儀也許是量化表面形貌最有名、應此刻看到真人才有感资料上所说用最廣泛的技術,因此,選用了該技術對激光處理進行初步評估。表面形態學對更普遍的表面特性與形狀進行定性、定量描述,成像技術在這裏更ㄨ為有用。因而,選用了共聚焦激光掃描顯微鏡的▃二維和三維圖像。

                圖2: 利用高峰值█功率、亞納秒光纖☉激光器加工裸鋁材料的反射效果。

                先進的分光光度計被廣泛應用於量化表面顏色。通↓過對從可見光譜上的多點表面上的反射光進行分析能夠實現這一目標,無論是否包含高光元素,都可形成反映各表面特性的獨特反射曲線。這些儀器也被廣泛用於測量表面的L*值或表面顏色】的深淺。現在,這種技術是量化激光對各種消費品的打標效用時必不可少苍粟旬不似妖兽的工具。這些反▼射曲線和L*值被用來量化高峰值功率Ψ、短脈沖型光纖激光器(圖2)在鋁、銅和玻璃這三種具有挑№戰性的材料上的效用。

                 

                鋁材的激光表面處理或微造〓型

                對於鋁≡質材料來說,其自然氧化層具有吸濕性,且厚度會隨時間增大。所以,去除這層粗糙的受汙染的氧化層,以暴露下層鋁材,可能足以形成充足的對比度。另一個比較就连我这个小市民都知道復雜的因素是,下層鋁材的熔融或消@ 融程度會顯著影響標記的︽外觀。仔細調整激光器的參數,可以產生⊙更為光亮的表面,以展現出對比度提ξ 高的熔融效果。通過使用~1mJ的脈←沖能量,可以在鋁材上形成色澤較深、氧化程度高的表面▓,但是,如果想要獲得低的L*值,同時又能夠獲得卐堅固的、非易碎型的表面,使得標記的外觀不會隨著觀察角度的變化而改變,則需要對工藝進行仔細的控制。提高消融水平以形成微粗糙表面,也可以獲得顏色更〗深、吸收性較高、L*值較大的表】面(圖3)。所顯示◆的表面尺寸均<10μm,表面粗∩糙度(Ra)遠低於<5μm。

                圖3:用5ns、75μJ的激光器』處理的深灰色鋁材表面,放大倍數:200X。


                從鋁表面去◇除陽極化塗層是一種廣泛使用的技術,相同的規則也適用於在基板上應№用激光——熔融性強〒便意味著能夠產生更具反射效果的表面。不管是裸鋁材還是陽極化鋁材,打標速度均達到1-2m/s的高水平。最近,已經開發出在特定陽極化塗層上的一拽激光打標技術,使用低納秒、亞納秒◣光纖激光器可以獲得<30的L*值,盡管其打標速度比上述方式要低@ 得多。

                圖4:用0.15納秒和1納秒︼脈沖處理的 0.8mm厚的銅質材料的表面效果。

                銅質材料的激光微造型或╳打標

                 

                對銅質材料☆進行激光拋光以形成對比是相對較為熟知的方法,但是,因為這種金屬與生俱來具有的高反射率,要獲得深色⌒的標記通常會更具難度。IPG光子公司矽谷技術中心(SVTC)開發出了這類技術,可在銅質材料表面產生L* 值<30的深色表面。如圖5所示,通過與拋光前的表面粗∩糙度對比,可以看出經激光處理表面的粗糙度差異(<1μmRa)。但表面結構√更為復雜,表面區域得到了極大改善,從而形ζ成了高吸收性表面。這從圖4可以看出。

                 

                圖5最右側部分是未經激光處理的拋光區域,左側則是激光處理過的區▽域。這些特征與鋁質材料上形成的特征相比,要小一個♀數量級(圖3)。所獲得的表面結構支持了非線性、等離子控制過程的假設,而不是傳統的熱去除材料的過程。進一步的相關證據是,同樣的激光參數可由于精神力用於處理20μm厚的銅箔,而不會造成材料變形,盡管使用的是平均功率為28.5W的亞納秒激光∞器。

                圖5:用150皮秒脈沖處理≡的銅質材料。


                玻璃的激光微造型或▅打標

                出乎意料的是,與用於銅★質材料幾乎相同的參數也可應用於無塗層硼矽酸鹽玻璃上ω 下層表面的打標。這進一步支持了有關非線性吸收是由於高峰值功率光纖激光器的影響而產生的假說。檢查劃片區,可以看到“龜裂”情況非常有限,裂紋<10μm,表面粗糙度<5μmRa。圖6顯示了〇低倍鏡下的劃線及非開裂狀況。

                圖6:低倍鏡下,處理過的銅質材料上的劃線以及非開裂狀況。


                這個過程中最有趣的結果如圖7所示。其中,玻璃表■面的反射率可以通過改變掃描參數進行嚴密※控制。

                圖7:經掃描速度為1–1.5m/s的150皮秒激光▲處理的無塗層硼矽酸鹽玻璃的效果。


                討論及∞總結


                我們探索∮了如何量化激光打標和微造型,並使用這些技術對鋁材進行激光打標。我們還開發了對更具挑戰性的銅材和無塗層玻璃表面進行打標的技術,它清楚表明,未來還將會有適用於範圍更廣泛的表面結有兄弟谈更構的工藝應用出現。

                銅材之間或與其它金屬之間的激光焊接一直是低功↙率熱傳導焊接領域的一項難題,這是因▂為同時存在固有的高反射率和擴→散系數,以及不一致的原生表面氧≡化層。事實表明,這種深色打標技術在焊接銅時,可以提高【一致性。作為正在進行的研究的一部分,通過激光束來改善和規範表面吸收性,這些精細構造也可以提高銅或鋁與其它不同金屬之間的結合。

                在相關案例∏中,采用了同樣的亞納秒激光∞器對金屬進行激光預處理,以便其隨後可與透射性聚合▲物粘合在一起。激光清咦潔表面所具有的優勢,例如因激光預處理導致的△表面積增加以及局部的激光加熱,促使」特定金屬-聚合物組合的結合可輕松達到々基材的Ψ強度水平。

                最後,使用傳統激光掃描技術對光學表面的漫射或光散射能力是有保障的。正在考慮的應用是控制眩光,這反過來又使加工物體更容易為人眼所見。這裏所展示的性能顯著增強並且具有成本效益的光纖激光器的問世,使客戶能夠將激光打標從低成直接将妖兽刺了个对穿本應用轉向附加值更高的打標和微造型應用領域。

                轉載請註明出↘處。

                1.本站遵循行業↙規範,任何轉載的稿件⊙都會明確標註作者和來源;2.本站的原創文章,請轉載▆時務必註明文章作者和來源,不尊重原創的行為我們將追究責任;3.作者投稿可能會經我們編輯修改或補充。

                網友點評
                0相關評論
                精彩導讀