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光纖激光器

SPI光纖激光器應用--不鏽鋼材料打標

星之球激光 來源:中國光學期刊網2012-12-28 我要評論(0 )   

眾(zhong) 所周知,不鏽鋼是當今世界用途最廣泛的工程材料,它可以應用於(yu) 各個(ge) 行業(ye) 和領域。從(cong) 消費品到炊具,從(cong) 手術器械到屋頂,不鏽鋼都是製作材料的首選。不鏽鋼有150多個(ge) 等級,...

        眾(zhong) 所周知,不鏽鋼是當今世界用途最廣泛的工程材料,它可以應用於(yu) 各個(ge) 行業(ye) 和領域。從(cong) 消費品到炊具,從(cong) 手術器械到屋頂,不鏽鋼都是製作材料的首選。不鏽鋼有150多個(ge) 等級,表麵光潔度的差異程度更是讓人眼花繚亂(luan) ,其中總有某一種能夠滿足大家的要求。相對的,光纖激光器也是用途最廣泛的工業(ye) 打標工具。兩(liang) 者結合在一起會(hui) 讓你有意想不到的效果。

  許多不鏽鋼商品和零部件都需要印上標識,不管標識是表示生產(chan) 日期的簡單字母和數字,還是更精細的條形碼或二維碼,光纖激光器都能做到。無論這些標識是單行線,輪廓線,還是填充字體(ti) -無論你有什麽(me) 要求,隻要你可以在紙上把它表示出來,光纖激光器都可以把它複製到金屬上。有些標識很精細,例如通常在各類工具或者儀(yi) 器上用作刻度的功能性標識。有些標記並不怎麽(me) 重要,例如裝飾或裝飾品,光纖激光器也都可以進行打標。

  SPI光纖激光器的體(ti) 積隻有鞋盒那麽(me) 大,卻可以提供10-40mW聚焦的納秒脈衝(chong) ,在打標時能在材料不受到熱影響的情況下改變材料表麵的顏色,形成永久的標識。與(yu) 光學掃描振鏡結合使用,便可以打出任何圖案,使之成為(wei) 應用廣泛的打標工具。

  不鏽鋼的物理化學性質和它對激光的反應是值得研究的,因為(wei) 根據入射光的特征和不鏽鋼的等級不同,最終實現的視覺效果可能完全不同。

  足夠脈衝(chong) 能量的激光會(hui) 使金屬表麵局部熔化,熔化部分會(hui) 產(chan) 生一係列的凹坑並與(yu) 環境中的氧氣發生反應從(cong) 而變成深色的標記,並能觸摸到輪廓,有凹凸感。隨著脈衝(chong) 能量的提高,一些材料被汽化且在凹穴熔化處產(chan) 生氣壓而導致飛濺效果,大大提高了標記的視覺質量。來回反複多次打標後也可得到雕刻的效果。

(下圖為(wei) 雕刻打標汽車零部件)


 

  如果選用較低的能量密度和較長的加工時間,則會(hui) 獲得完全不同的效果:在金屬不熔化的情況下也可以產(chan) 生深黑色的標記,這在工業(ye) 上通常被稱為(wei) 退火打標(冶金專(zhuan) 家並不承認這個(ge) 名稱)。其實,這更應該被稱為(wei) 黑色氧化打標,它的對比度非常高,但是並不會(hui) 對材料表麵的粗糙度或者紋理產(chan) 生影響。在消費品領域,這類標記被廣泛應用。不過,人們(men) 更感興(xing) 趣的,或許是它在手術器械上的應用。手術器械對標記質量的要求是最為(wei) 嚴(yan) 格的,因為(wei) 它必須保證經過多次殺菌處理後,沒有質量上的降低或者局部生鏽。這是一個(ge) 嚴(yan) 峻的挑戰,需要非常小心的控製脈衝(chong) 條件和熱量的輸入。光纖激光器脈衝(chong) 的靈活性和可控性使其理想適合於(yu) 這類應用。

(下圖為(wei) 黑色打標加工 - 手術剪刀和酒瓶)


 

       光纖激光器可以打出黑色的標識,那麽(me) 它是否能夠打出白色呢?答案是可以的,光纖激光器也可以在不鏽鋼上打出純白的標識。而且同樣是通過控製激光的能量來實現的。用作生成網格點的激光,脈衝(chong) 短,能量低,使得不鏽鋼表麵僅(jin) 僅(jin) 能夠產(chan) 生一點點的熔化,而在任何有害的大氣氧化發生之前已經固化…這樣便能產(chan) 生牢固的白色標識,由於(yu) 這種標識較為(wei) 美觀,因此經常被用在各類消費品上,如相機和手機等。除此之外,這類標識會(hui) 對材料的物理性能有顯著的影響,例如影響材料的潤濕特征。使用光纖激光器改變材料表麵的特性是目前研究和開發的熱點。

 (SM脈衝(chong) 的掃描電子顯微鏡圖像)


 

 


 

  通過改變點的分布密度或者改變所有單個(ge) 點的能量密度也可以實現灰度打標效果,其中前者是傳(chuan) 統打印技術中比較常用的方法。

  但是世界並不是黑白的,激光器是否能夠打出彩色的標記呢?完全可以,在不用任何色素或者添加劑的情況下,僅(jin) 僅(jin) 靠改變光的能量,我們(men) 就可以利用激光器在不鏽鋼表麵打出彩色的標識。原理是在不鏽鋼的局部表麵,生成一層厚度受到精確控製的氧化膜。由於(yu) 衍射效應,不同厚度的氧化膜便可以呈現不同的顏色。但這一技術目前還隻在科研上實現,並未形成廣闊的市場和工業(ye) 應用,因為(wei) 其加工速度很慢而且其色調很難複製或者匹配PANTONE(國際色卡)標準。但是它的確是極具視覺衝(chong) 擊的,並且是激光光源穩定性和通用性的一個(ge) 很好的例證。

(下圖為(wei) Electrox提供的彩色激光打標圖片) 


 

  在拉絲(si) 表麵的不鏽鋼上進行拋光處理,是一項更為(wei) 複雜的加工工序,也是最具有說服力的一個(ge) 例證。重複率高達1MHz的低能量超短脈衝(chong) 激光,能夠使拉絲(si) 不鏽鋼的粗糙表麵引起局部熔化,這種再熔化正好有效地對材料進行了拋光,使其重新具有了反光的外觀。

  因此光纖激光器和不鏽鋼的結合可以實現許多不同的效果,希望本文能對你的打標或表麵處理應用有所幫助。
 

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