激光加工在模具行业的应用
数控激光淬火技术在模具制造中的应用
易于控制 , 能在大气中远距 离传输 的热流 ,因而它 发射 出的光束通过聚焦能获得很高 的能量密度和功率密度 。 数控激光热处理的特点 : 1 能快速加热并快速冷却 , l~ 1 之 内就能使作用 的深度 内达到局部热平衡 , () 在 0 0 S 由于金 属本身具 有良好的导热性 , 可使该处理层急速冷却 , 在没有附加冷却 的条件下 , 冷却速度 可达 10 "/一 00 0o/以上 。 00Cs 】 0 00 s C
数控激光淬火技术在模具制造中的应用
以往冲压模具制造工艺中成型模 具零 件通 常采用三种工艺 ,其特点 如下表 。
以上三种工艺 ,虽然有各 自的应用 范围,但都不能解决大型模具复杂零件 的热处理 变形 问题 , 特别是球墨铸铁 和合金模 具钢 日益广泛应用于大型冲压模 具 、锻造模具后 ,成型模具的热处 理变形 问题 日趋明显 。 数控激光热处理技术能较好 的解 决以上问题 。激光具有高度单色性 、相干性 、方 向性 、是一种 聚焦性好 、功率密度高 、
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c A, h c a e eo e n r c n e r . h r ce h s b e u DN w ih h s d v l p d i e e ty a s e a t l a e n s mme p t e t c n c l p ic p e l tt n T i d u h e h i a r i l , i a i , n mi o me h d i rv me t fR t o mp o e n AC n e t l fRAC e h iu la l . d t e tc n c l d a tt ,p l a in o E a d n w sy e o E tc n q e ce r An h e h ia v n ag a p i t y a c o
浅析激光技术在模具制造中的应用及发展前景
1激 光 技术 对 于 模具 生产 制 造 的 重 要 性 激烈 的市场竞 争让模 具生产 变成 了一 件让企业头疼 的事情 , 如何能够发展 出低成 本 ,高收益 。高质量的模具是现在企业不断 思考的问题 , 激光技术的出现解决 了模具制 造 的问题 ,因为激光技术 的不断成熟 , 导致 了模具制造设备 的价钱不断下滑 ,给模具生 产带 来 了突破 性的改 革 ,不但 变得更 加便 宜 ,而且质量也更加优质 ,收益更高 。 激光作为新兴的加工工艺 , 在国内外都得 到了较好的应用, 中国在 “ 九五” 期间也把激
科技创新 2 0 1 4年 2月 ( 上)
浅析激光技术在模具制造中的应用及发展前景
邓 润彬 ( 华 中科技 大学文华学院,湖北 武汉 4 3 0 0 7 4 )
摘要:最近几年对于激光技术的发展来说 , 是 重要 的几年 ,同时模具的制造业也不断兴起 并且 快速发展 ,本文通过 多种方面进行分析和推理激光在模具制造中
2激光切割薄片叠加法模型制作
八十年代开始 , 人们对于激光的运用就 已 经初步开始形成规模 , 运用激光分割金属的薄 片, 运用这种方式进行模型加工, 这个的方法 就是运用多层次的薄片加工叠放在—起 , 然后 让他的性质发生变化 , 从而制成独立 的形状 , 获得我们想要的那种模具类型。 因为模具的制作简单 , 叠放效果也不复 杂, 利用这种叠放方法制作 的模具 可 以在一 定的预算 内节省一半成本, 缩短生产时 间和 制作时间, 对于一些复合材质 的产 品有着显 著的效果,同时节约成本 。 3激光烧 粉模具 制造 在八 十年代末期 , 美国的一所大学开始 研究激光烧粉 的方式制作模 型 , 可 以运用此
激光加工课件资料讲解
激光加⼯课件资料讲解激光加⼯课件⼀、激光介绍1.1 激光的产⽣1.1.1光的物理状态㈠光的电磁学说:在⼀定波长范围内的电磁波。
λ——波长 C ——频率 V ——波速㈡光的量⼦说:光是在⼀定波长范围内的电磁波,⼀种具有⼀定能量的以光速运动的粒⼦流(光⼦)。
不同频率的光对应不同能量的光⼦。
E ——光⼦能量;v ——光的频率;h ——普朗克常数;1.1.2原⼦的发光㈠基态:电⼦在最靠近原⼦核的轨道上运动时,原⼦所处的能级状态称为基态。
㈡激发态:当外界传给原⼦⼀定的能量时,原⼦的内能增加,外层电⼦的轨道半径扩⼤,被激发到⾼能级,称为激发态(⾼能态)。
㈢跃迁:原⼦从⾼能级回到低能级的过程称为“跃迁”。
被激发到⾼能级的原⼦不是很稳定,总是⼒图回到能量较低的能级去。
具有亚稳态能级的原⼦和离⼦的存在是形成激光的重要条件。
㈣光辐射:当原⼦从⾼能级跃迁回到低能级或基态时,常常以光⼦的形式辐射出光能量。
㈤⾃发辐射:原⼦从⾼能级⾃发地跃迁到低能级⽽发光的过程称为⾃发辐射。
(⽇光灯发光)各受激原⼦跃迁回到基态的时序先后不⼀,且具有多个能级,因此⽅向性、单⾊性都很差。
㈥受激辐射:满⾜⼀定频率要求的⼀束光⼊射到具有⼤量激发态原⼦的系统中,刺激处在激发能级上的原⼦跃迁回到低能级,同时发出⼀束与⼊射光具有相同特性(频率、相位、传播⽅向、偏振⽅向等)的光。
1.1.3激光产⽣的条件㈠粒⼦数反转:具有亚稳态能级结构的物质,在⼀定外来光⼦能量激发条件下,吸收光能,使处于亚稳态(⾼能级)的原⼦数⽬⼤于处于基态(低能级)的原⼦数⽬的现象。
㈡受激辐射:在粒⼦数反转的状态下,⼀束光⼦⼊射该物体,当光⼦能量恰好等于两个能级相对应的能量差时,产⽣受激辐射,输出⼤量光能。
㈢激光具有⼀般光的共性(反射、折射、⼲涉等),也有其特性。
(受激辐射) c v λ=E hv =()1n v E E h =-强度、亮度和能量密度⾼:⼀台红宝⽯激光器的亮度是太阳表⾯亮度的两百多亿倍。
激光定向能量沉积增材制造技术及应用
激光定向能量沉积增材制造技术及应用1.引言1.1 概述概述激光定向能量沉积增材制造技术是一种先进的三维打印技术,它通过激光束将金属粉末熔化并逐层积累,从而实现对复杂形状零件的快速制造。
该技术具有高效、精确、可塑性强等特点,在制造业领域引起了广泛的关注和应用。
本文将深入探讨激光定向能量沉积增材制造技术的原理和应用,并展望其在未来的发展前景。
随着科技的发展和制造业的进步,零件的制造需求日益增加,特别是那些具有复杂形状和特殊功能要求的零件。
传统的加工方法往往会遇到制造困难和高成本的问题,因此需要一种新的制造技术来满足这些需求。
激光定向能量沉积增材制造技术的出现正是为了解决这些问题。
激光定向能量沉积增材制造技术与传统的加工方法相比,具有许多独特的优势。
首先,它可以根据设计要求实现高度个性化的制造,对于小批量生产和定制化生产非常适用。
其次,该技术能够实现快速、高效的制造过程,大大节约了制造时间和成本。
此外,激光定向能量沉积增材制造技术还具有高精度、材料利用率高、具备较好的机械性能等特点,能够满足各类零件的制造要求。
该技术的原理是通过激光束在金属粉末上进行选区熔化,将熔化的金属逐层积累成为固态零件。
在这个过程中,激光束的能量被准确地控制和定向,以实现精确的制造。
同时,激光束的使用还可以避免了传统加工方式中可能产生的机械损伤和变形问题。
激光定向能量沉积增材制造技术在许多领域都得到了成功应用。
例如航空航天领域,该技术可以制造出轻量化、高强度的零件,提高了飞行器的性能和燃油利用率。
同时在医疗领域,激光定向能量沉积增材制造技术也可以制造出个性化的医疗器械和假肢等,为患者提供更好的治疗和生活质量。
展望未来,激光定向能量沉积增材制造技术将会在更多领域得到应用和发展。
随着材料科学和激光技术的不断进步,该技术的制造速度和精度将进一步提高,为制造业带来更多的机遇和挑战。
同时,随着3D打印技术逐渐普及和成熟,激光定向能量沉积增材制造技术也将成为未来制造业的重要发展方向和趋势。
激光抛光应用案例
激光抛光应用案例
激光抛光是一种利用高能激光束与材料表面相互作用,通过控制激光参数来实现高效、高精度抛光的技术。
以下是一些激光抛光的应用案例:
1.光学元件抛光:激光抛光技术可以用于抛光各种光学元件,如透镜、
反射镜、棱镜等。
通过控制激光参数,可以获得高精度、超光滑的表面,从而提高光学元件的性能。
2.金属表面抛光:激光抛光技术可以用于对金属表面进行抛光,如不锈
钢、铜、铝等。
通过高能激光束的作用,可以去除金属表面的杂质和氧化物,实现高光泽度的表面抛光。
3.模具抛光:模具是工业生产中非常重要的工具,其表面的质量和精度
直接影响产品的质量和性能。
激光抛光技术可以用于对模具表面进行抛光,实现高精度、高效率的表面处理。
4.石材抛光:石材是一种天然材料,其表面质量直接影响建筑和装饰行
业的应用效果。
激光抛光技术可以用于对石材表面进行加工,实现高效率、高质量的表面处理。
5.玻璃抛光:玻璃在许多领域都有广泛应用,如建筑、汽车、家居等。
激光抛光技术可以用于对玻璃表面进行加工,实现高精度、高效率的表面处理。
6.半导体材料抛光:半导体材料是现代电子工业的基础,其表面的质量
和精度直接影响电子器件的性能和可靠性。
激光抛光技术可以用于对半导体材料表面进行加工,实现高效率、高质量的表面处理。
总之,激光抛光技术具有高效率、高精度、环保等优点,在许多领域都有广泛的应用前景。
随着技术的不断发展和完善,激光抛光技术的应用范围还将不断扩大。
激光表面处理技术在模具上的应用
机电技术 2012年12月128激光表面处理技术在模具上的应用谢祖华(福建船政交通职业学院,福建福州 350007)摘要:介绍了激光表面处理技术,特别是激光表面淬火、激光表面熔覆和激光表面合金化的特点及在模具上的应用。
关键词:模具;激光表面处理;激光表面改性中图分类号:TG174.4 文献标识码:A 文章编号:1672-4801(2012)06-128-03模具寿命除了与模具设计、制造、使用以及模具材料的选择及其热处理密切相关外,模具表面处理也是影响模具寿命的重要因素。
而且在许多场合下,既要求模具有高的强度和耐磨性,又要求有较高的塑性和韧性,在此情况下,模具的表面处理就显得尤其重要。
常用的模具表面处理工艺有化学热处理(如渗碳、碳氮共渗等)、表面复层处理(如堆焊、热喷涂、电火花表面强化、PVD和CVD等)、表面加工强化处理(如喷丸等)。
这些方法大多工艺较为复杂,处理周期较长,处理后存在较大变形。
近年来,随着大功率激光器的出现及激光加工技术在工业上的应用日趋广泛、成熟,为模具表面的强化处理提供了一种新的技术途径。
激光表面处理是指用激光对工件表面快速加热,在材料表面形成一定厚度的处理层,使工件表层的显微结构或化学成分发生变化,从而提高工件表面性能的工艺。
激光表面处理技术可分为激光表面热处理和激光表面改性技术两大类,前者包括激光淬火、激光退火、激光非晶化、激光冲击硬化、激光晶粒细化等,后者主要有激光表面合金化和激光熔覆。
本文主要介绍激光表面淬火、激光表面熔覆和激光表面合金化这三种激光表面处理技术在模具中的应用。
1 激光表面淬火激光表面淬火又称激光相变硬化,是指铁基合金在固态下经受激光照射,使表层以极快的速度(升温速度可达105~106 ℃/s)被迅速加热至奥氏体化状态(但低于熔化温度),当激光停止照射后,处于冷态的基体使其表面迅速冷却(冷却速度可达105 ℃/s)而进行自冷淬火,从而得到马氏体组织的工艺方法。
模具新技术新工艺概论
模具新技术新工艺概论一、前言随着制造业的发展,模具行业作为制造业的重要组成部分,也在不断地发展和创新。
模具技术和工艺的不断更新,不仅可以提高产品的质量和产能,还可以降低生产成本和提高企业竞争力。
本文将介绍一些模具行业中的新技术和新工艺。
二、快速成型技术快速成型技术是一种以数字化三维模型为基础,通过计算机控制激光束或喷嘴等装置进行材料加工,从而实现快速制造产品的技术。
这种技术可以大幅度缩短产品开发周期,降低生产成本,并且可以制造出复杂形状的零件。
在模具行业中,快速成型技术可以用于制造小批量、复杂结构的模具。
三、数控加工技术数控加工技术是一种利用计算机程序来控制机床进行自动化加工的技术。
与传统手工操作相比,数控加工技术具有高精度、高效率、可重复性好等优点。
在模具行业中,数控加工技术可以用于制造各种形状的模具零件,如模板、模架等。
此外,数控加工技术还可以用于制造各种形状的产品,如汽车零部件、航空零部件等。
四、电火花加工技术电火花加工技术是一种利用电火花放电进行材料切割的技术。
这种技术可以切割硬度较高的材料,如钢、铁等。
在模具行业中,电火花加工技术可以用于制造复杂结构的模具零件。
与传统机械加工相比,电火花加工可以实现更高精度和更小尺寸的切割。
五、激光焊接技术激光焊接技术是一种利用激光束进行材料焊接的技术。
这种技术可以实现高精度焊接,并且不会对周围材料产生太大影响。
在模具行业中,激光焊接技术可以用于修复或制造模具零件。
六、表面处理技术表面处理技术是一种对材料表面进行改性或涂覆处理的技术。
这种技术可以提高材料表面的硬度和耐腐蚀性,从而延长材料的使用寿命。
在模具行业中,表面处理技术可以用于提高模具零件的耐磨性和抗腐蚀性。
七、新型材料随着科技的不断发展,新型材料不断涌现。
这些新型材料具有更好的机械性能、耐磨性、耐高温等特点。
在模具行业中,新型材料可以用于制造更加耐用和高效的模具零件。
八、总结以上是一些模具行业中的新技术和新工艺。
模具制造及模具表面采用激光技术的创新研究
Hale Waihona Puke H = P / ( D . v 1 。为 了得到 最 优工 艺 参 数 , 基 本 方法 是 根 据 已有 成 自从 进 入 到新 的发 展 时 期之 后 , 我 们 国家 的机 械 生 产 行 业发 展 下 关 系: 速率非常快 , 像是航天等精密设备行业对于模具的精确性以及制作 功的资料 , 确定一个工艺参数范围, 再以P 、 D、 v 三个因子, 各取 3个 做出正交试验表在试件上进行试验研究。经由该项相变测试 品质和使用时间等的规定在切实 的提升。 对于模具行业做出了非常 水平 , 严苛的规定 。提升其精确性以及制作 品质和使用时间等 , 是当前非 得 知 。通 常 来讲 , 功率 增加 的时 候 , 硬 化 层就 会 变 深 , 当扫 描 的速 率 它的硬化层就会变浅了。 如果激光 的功率增加的话 , 其 常关键的探索事项 。在之前使用的表层强化科技在提升品质 , 增加 增大的时候 , 淬 火 层 的硬 度及 使用 时 间方 面 有 着非 常关 键 的意 义 ,其 对 于 提 升模 具 本 身 的特 性 , 扫描 的 速率 就 强化 了。如 果 光 斑 的 尺寸 降低 的话 , 经 由处 理 之 后 的材 降低生产费用 , 切实的体现出它的潜力等 , 有着非常关键的作用。 常 硬 化 层 深 之 间的关 系逐 渐增 强 。通过 分 析得 知 , 用模具表面强化处理工艺有化学热处理: 渗碳 、 碳氮共渗等; 表面复 料 的表 层 的硬 度得 到 了明显 的提 升 。 4关于硬化层 的残力和抗磨能力 层处 理 : 堆焊 、 热 喷涂 、 电火 花 表 面强 化 、 P V D和 C V D等 ; 表面 加 工 强 当开展硬化处理工作 的时候 ,材 料表层 的组织体 系会 出现变 化处理: 喷丸等 。过去使用 的工艺非常繁琐 , 其后 续的处理用时较 久, 而且 在 后 续 的时 候有 较 为严 重 的变形 现 象 。 最近 几 年 , 由于优 秀 动 , 而且会 出现一些残存 的力。它的大小以及布局等会严重 的干扰 的激 光 设 备 的存 在 以及 加 工科 技 在 行 业 中 的应 用 , 此 时 为金 属 非 金 到它的实用性激光硬化产生的残余应力沿淬硬层深的分布情况 由 激光功率和上述工艺参数决定深浅和范 围面积大小。 通过该项 内容 属模 具 表 面 的强 化 提供 了一种 新 的技 术 。 1关 于 表层 的激 光 强 化科 技 我们得知 , 其相变硬化会 在表层 中生成非常高的残力 , 会避免裂纹 增 加 使 用 时 间。它 的表 层 的抗 磨 性 和 物质 的显 微体 系 以及 当前 使 用 的 处理 措 施 有 如下 的一 些 : 激 光 相 变硬 化 ( L T H ) , 激 光 的 出现 , 表面熔化处 ̄( L S M ) , 激光表面涂覆及合金化( L S C / L S A ) , 激光表面化 晶粒 高 低 等 多项 要 素 有 关 联 ,此 类要 素又 和 相 关 的 硬 化 指 数 有 联 所 以该 指 数 会干 扰 到抗 磨 性 。激 光 功 率 及 扫描 速 度 对 模具 工 件 学 气 相 沉 积( L C V D ) , 激 光 物 理气 相 沉 积 ( L P V D ) , 激 光 冲击 ( L S H ) 和激 系 , 此 时我 们 得 知 , 在 特 定 的取 样 中 , 如果 扫 光 非 晶化 等 。 已被 研 究用 于 提 高模 具 寿命 的方法 有 激 光相 变 硬 化 和 耐 磨性 能 的影 响效 果 显著 。 激 光 表 面熔 覆 和合 金 化 , 通常 研 究 和利 用 激 光 相 变硬 化 技 术 提 高模 描 的速率是特定 的话 , 提高功率耐磨性有所增加; 当功率不变 的时 具 寿 命 的原 理 和技 法 。 候, 速率的提升也可以提高抗磨性。 通过分析我们得知 , 使用该项强 它是将激光辐射至材料的表层 , 此时他的气温会增加 , 进而达 化 可 以能够 显 著 的提 升抗 磨 能力 。 文 章经 由对几 类 不 一样 的物质 开 展 激 光 强化 活 动 , 和 实 际 的状 到相变气温 , 生成奥氏体 , 在激光束脱离之后 , 通过材料 自身的导热 而形 成 自淬 火 , 此 时材 料 的 表层 就 会 出现 变 化 , 变 为马 氏体 。 和 过 去 态比对分析得知 , 使用该项科技能够显著的提升模具 自身的使用时 对于冷冲模来讲 , 它的强化意义更为显著 。 其使用时间很 明显的 的淬 火措 施 比对来 看 ,激 光 措 施 是 处在 急 热 或 冷 等 的时 期 开 展 的 , 间, 能够结合模具本身的特点 以及使 其气温的梯度很显著 , 在表层中生成一个硬度非常高的独特 的淬火 变久 了。使用该项科技的优点是 , 体 系 。它 的应 对 较之 于 一般 的硬 度 要 高 出大 约 十 五个 百 分 点 , 可 以 用 规定 等 在划 定 的 氛 围 中开展 活 动 。其 对 于 材 料表 层 不 会 有 干扰 。 经 由该 项 处理 的模 具能 够 直 接 的运 行 , 减 少 了 生产 费 用 。用 软 件 实 大大的提升其抗磨能力 , 增加使用时间。 现 激光 强 化处 理 工 艺参 数 的 自动 化 、 处 理 过程 的仿 真 和 即 时监 控 及 2 关 于体 系 的构 成 要 素 实 现 复杂 形 状 模 具 的智 能 化 处 该 体 系有 三 个构 成 要 素 。 第 一 个要 素 是 激光 器 , 它 是 由激 光 头 、 处 理后 表 面 组织 结 构 和性 能 的检 测 , 采用熔覆和合金化在低成本金属模具表面得到其它成分的合金 激励 电源 、 冷却 系统 和谐振腔参数 变换装 置组成 ; 第二部分为光束 理 。 制作生成性能 良好 的材料 , 提升其抗摩擦力 , 以及抗热 的 传输与变换装 置 ,将激光束结合 制作规定放到要处理 的材料 的表 微观组织 , 层, 而且对其开展空间强度上的处理 , 以此来合乎对模具 的不一样 性 能 。 参 考文 献 的受力区域开展特殊的强化设置的意义 。在光束改变之后 , 就能够 1 ] 李儒 荀, 平 雪 良. 连 续 激 光 强 化 模 具 刃 口 的 工 艺研 究 [ J ] . 电加 工 , 在 材 料 的表层 生 成 需 要 的单元 , 经 由该 数 控 体 系 能够 对 材 料 的 三维 [ 面开展高速积极 的处理。其最后 的要素是电脑数控体系 , 控制激光 1 9 9 5 ( 6 ) . 工 作 头 和数 控 工作 台等多 轴 运 动 , 其 激 光束 相 对 于 工件 的运 动 轨迹 [ 2 】 陈大明, 徐有容. 模具钢表面激光熔蔗硬面合金层改性研究[ J J . 金 决 定 了强 化 的 带形 状 , 以实 现复 杂模 具 表 面 的激 光 强化 处 理 。 属 热处 理 , 1 9 9 8 ( 1 ) . f 3 ] 关振 中. 激 光加 工 工 艺手 册 『 M1 ■ E 京: 中 国计 量 出版 社 , 1 9 9 8 . 3激 光 相变 硬 化 ( 激 光淬 火 ) 强 化 处 理工 艺 4 1 陈光 南. 激 光 热 处理 新技 术 及 其应 用 『 J 1 . 金属 热处 理 , 1 9 9 8 ( 7 ) . 模具工件加工表面预处理涂层: 在 明确 激 光器 以后 , 物 质 对 于 『 作者简介: 沈阳( 1 9 8 4 , 9 一 ) , 籍贯 : 陕西, 学历: 大 学本 科 , 助 理 工 激光 的获取 水 平关 键 是 靠着 它 的表 层 。 通 常需 要 该项 处 理 的物 质 的 研 究方 向 : 工装 设 计 。 表层都要经 由机械处理 , 其表层 的粗糙数很低 , 反射率很高。 此时绝 程 师 , 大多数的激光都被反射了。为 了提升其 吸收激光的性能 , 在其热处 理之后的时候 , 要对 材料 的表层开展黑化设置 , 也就是说在要处理 的 区域 之 中抹 上 一些 对 激 光有 着 非 常高 的吸 收水 平 的物 质 。 表面预处理的方法包括磷化法 、 提高表面粗糙度法 、 氧化法 、 喷 f 刷1 涂料法 、 镀膜法等多种方法 , 其 中较为常用 的是磷化法和喷( 刷) 涂料法 。常用 的涂料骨料有石 墨、 炭黑 、 磷酸锰 、 磷酸锌 、 水玻璃等 , 也有直接使用碳素墨汁和无光漆作为预处理涂料 的。 针对个别的低 碳钢物质 , 在它的表层使用炭黑分设置 , 在 经由淬火之后能够发挥 出渗碳 的意义。 经 由分析得知 , 该项处理工艺非常简便 , 能够直接的 放到模具的表层 ��
激光再制造技术及应用
激光再制造技术及应用激光再制造技术是一种高效、先进的制造技术,它将激光能量聚焦在特定位置,通过熔化和熔凝物质的方法,将原料变成所需形状的新零件。
在目前工业生产中,激光再制造技术已广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械、模具制造等领域,成为中国制造2025发展战略的重点项目之一。
激光再制造技术的特点是高效、精确、灵活、节约资源、节约能源。
与传统的制造技术相比,激光再制造技术拥有以下优势:1. 可以生产极其复杂的曲线曲面零件,实现零件精度高、表面质量好、内部结构均匀等特点;2. 可以快速进行大批量生产,缩短生产周期和交货时间;3. 可以实现零件的个性化、定制化生产,将生产效率和灵活性提高到新的高度;4. 可以节约材料、节约能源、减少污染,为环保制造做出贡献。
激光再制造技术在实际应用中,有以下具体应用场景:1. 航空航天领域。
激光再制造技术在航空航天领域的应用非常广泛,可以制造飞机零部件、导弹零部件、航空发动机叶轮等。
通过激光再制造技术,可以大大缩短生产周期,提高产品质量和性能。
2. 汽车制造领域。
激光再制造技术可以制造汽车发动机缸体、汽缸盖、凸轮轴等重要零部件,可以大幅提高汽车动力和性能。
3. 医疗器械领域。
激光再制造技术可以制造3D打印的假体,可以为病人提供更好的治疗方案,提高治疗效果。
4. 模具制造领域。
激光再制造技术可以用于制造模具,可以提高模具的精度和使用寿命。
总之,激光再制造技术的应用范围广泛,对于提高产品质量和生产效率都有极大的作用。
随着技术的不断发展和应用经验的丰富,相信其在未来的工业制造领域中,将会发挥更大的作用。
模具激光蚀纹技术原理及应用
以模具激光蚀纹技术原理为基础,探讨其在模具表面加工中的优点和发展趋势。
使用激光束在模具表面刻蚀出精确的图案和纹理,通过对其在汽车、电子设备和医疗器械等领域的实际应用分析,验证了激光蚀纹技术可显著提高产品表面质量和性能,提高生产效率,同时具备环境保护的特点。
1序言模具是工业生产中不可或缺的一种重要工具,广泛应用于家电、汽车、电子设备和医疗器械等领域。
模具表面的纹理和图案对产品的质量和外观起着至关重要的作用。
随着消费者消费水平的提高,传统的模具蚀纹加工方法存在一定的局限性,无法满足高端产品对纹理精细度和复杂度的要求。
模具激光蚀纹技术的出现,为模具表面处理带来了全新的可能性。
2模具蚀纹工艺对比传统的蚀纹非常依赖手工工艺,可重复性低。
而且由于工艺难度比较大,蚀刻工厂一般只提供标准的纹理供客户选择,产品缺乏个性,对于许多纹理无能为力,即使使用合适的光化学膜,皱痕也难以避免,必须进行精细的、昂贵的后续处理S此外,蚀刻技术中使用的原料及加工废弃物都对环境造成极大的污染。
激光蚀纹技术将高度数字化的纹理设计和高精度五轴激光加工设备进行结合,使传统蚀纹技术不能实现的外观纹路成为可能。
从纹路的电脑数字化设计到生成加工程序,可以使任何复杂图形纹理的还原度得以保证,再导入高精度的激光设备,利用激光进行超精细加工,实现产品外观设计与众不同。
激光蚀纹技术是一项相对较新的加工工艺,激光加工纹理图案和雕刻时,只会产生一些能被真空吸尘器吸走的金属粉末,不会制造出液体、泥浆或碎屑等废弃物。
可以进行高效和可重复的纹理加工、雕刻及微结构化处理,并对物体作复杂的二维或三维标记。
由于化学蚀刻只能加工3-5个层次,而激光加工技术可以加工超过10个层次的纹理图案,因此激光技术能够加工出更多层次、更好和更精细的表面质量⑶。
模具激光蚀纹加工如图1所示网。
图1模具激光蚀纹加工目前,模具激光蚀纹行业正处于快速发展阶段。
激光蚀纹技术通过使用激光束在模具表面刻蚀出精确的图案和纹理,为产品赋予更高的附加价值和美感。
激光技术加工模具的流程
激光技术加工模具的流程
激光技术加工模具的流程主要包括模具设计、激光切割、激光焊接和模具表面处理四个主要步骤。
下面将分别介绍这四个步骤的具体流程:
一、模具设计:
模具设计是激光技术加工模具的第一步,设计师根据产品的需求和要求绘制出模具的设计图纸。
在设计过程中,需要考虑到产品的形状、尺寸、材料等因素,确保模具能够满足生产要求。
设计师可以借助CAD软件进行绘制,确保设计精准、准确。
二、激光切割:
激光切割是模具加工的重要步骤之一,通过激光切割机器将金属板材等材料进行切割,形成模具的基本形状。
激光切割具有高精度、高效率的特点,可以实现复杂形状的模具加工,同时可以减少材料的浪费,提高加工质量。
三、激光焊接:
激光焊接是模具加工的关键步骤,通过激光焊接技术将模具的零部件进行组装和焊接。
激光焊接具有高能量密度、热影响区小、焊缝质量高等优点,可以实现高强度、高精度的焊接,确保模具的稳定性和耐用性。
四、模具表面处理:
模具表面处理是模具加工的最后一步,通过表面处理技术对模具的表面进行处理,提高模具的耐磨性、耐腐蚀性和表面光洁度。
常用的表面处理方法包括喷砂、抛光、电镀等,可以根据模具的具体要求进行选择。
总的来说,激光技术加工模具的流程包括模具设计、激光切割、激光焊接和模具表面处理四个主要步骤,每个步骤都具有其独特的作用和重要性,需要精准的操
作和处理,以确保模具的质量和性能。
通过激光技术加工模具,可以实现高效、精准的模具加工,满足不同行业的生产需求。
8.第八讲-模具表面激光强化处理
第八节模具表面激光强化处理激光表面强化处理工艺主要包括有表面淬火、熔凝、合金化、涂覆等技术。
在模具表面强化中,激光表面淬火应用最为普遍。
激光表面淬火其表面形成了一层硬度极高的特殊淬火组织。
其硬度高,耐磨性可提高,淬硬层深度可达0.1~3.5mm,大大延长了模具的使用寿命;适合于形状复杂、精加工后不易采用其他方法强化的模具处理。
而激光表面熔凝基本原理是利用激光束对模具表面进行熔融和激冷处理,从而使所获的组织非常细小,甚至可能获得非晶态组织,因而表面强化性能更高,对低碳钢、中碳钢、低合金工具钢等处理后,其表面性能几乎可与高强度模具钢相媲美,激光强化处理模具的使用寿命如表 1。
表 1 激光强化处理模具的使用寿命模具名称模具材料原处理工艺激光处理后寿命提高倍数山字型硅钢片铁芯冲模Cr12 淬火+ 低温回火33%B9 硅钢片铁芯冲模Cr12 淬火+ 低温回火60%裁纸刀T10 调质50 倍,达 300 万冲次铝饭盒盖拉伸模45 火焰淬火6~9 倍一、激光表面淬火强化的定义:当具有一定功率的激光束以一定的扫描速度照射到经过黑化处理的模具工作表面时,将使模具工作表面在很短时间内由于吸收激光的能量而急剧升温。
当激光束移开时,模具工作表面由基材自身传导而迅速冷却,从而形成具有一定性能的表面强化层,其硬度可比常规淬火提高15%~20%,此外还具有淬火组织细小、耐磨性高、节能效果显着以及可改善工作条件等优点。
二、激光表面淬火强化特点:1)激光淬火层硬度达HV800~1100,具有极好的耐磨性和抗拉伤能力,寿命较火焰淬火提高5~50倍。
2)激光淬火层硬度、层深均匀,与基体有很强的结合力。
3)通过选择激光波长调节激光功率等手段,能灵活地对复杂形状工件或工件局部部位实施非接触性急热、急冷,加热和冷却速度高:105~109℃/S。
该技术易控制处理范围,热影响区小,激光淬火处理后工件产生的残余应力及变形很小,无须作任何校正和加工处理。
激光加工应用范围
激光加工应用范围第一篇:激光加工应用范围主要可广泛应用于:1: 汽车机械行业:轴承,钢套,活塞环,发动机标签,汽车面板按键,机床配件等;2: 电子通讯行业:手机按键,键盘,电子元器件,家电面板,光缆,电缆等;3: 五金工具行业:工具,量具,刃具,卫浴洁具,餐具,锁,刀剪,医疗器械,健身器材,不锈钢制品等;4: 饰扣标牌行业:钮扣,箱包扣,皮带扣,金银饰品,指示牌,胸牌,考勤卡,名片贺卡,日历,相片,皮包,皮带,笔及笔盒,奖状,奖杯各种证书,收藏器,艺术品,图章,牌匾等;5: 仪表眼镜行业:金属表壳,表底,眼镜框,仪器仪表面板等;6: 木器工艺行业:木制工艺品,字画复制及装表,家具工艺装饰等;7: 包装瓶盖行业:烟草,食品,药品等内外包装,金属瓶盖,易拉罐等。
第二篇:激光加工物联网携3G公交调度系统助力城市公交畅通行摘要:本文将介绍基于物联网,利用3G通信技术,通过科学的调度管理及系统集成技术,实现为公交客户提供车辆快速安全救援、安防监视、实时定位、实时调度、报警求助、呼叫中心、信息查询、路线优化计算、废气排放等通用功能,以及更多个性化需求的支持的物联网智能公交系统。
关键词:物联网、CAN总线、智能公交系统、3G 通信技术 1 背景我国经济的快速发展极大的提高了人们的生活水平,但是随之而来的一些问题也不容忽视。
其中一个非常严重的问题就是交通拥堵问题,而且近几年严重的交通拥堵问题不仅仅局限于大城市,在二线甚至三线城市也开始蔓延。
根据中国汽车协会2010年所发布的数据,2009年中国全年的汽车销售量达1364.48万辆,超过美国成为全球第一,其中乘用车数量为1033.13万辆,同比增长53%。
而去年全国公路增长里程共计9.8万公里,同比下降33%。
二者之间的这种不均衡的发展和增长速度导致了一系列的问题,比如交通安全事故频发、城市居民乘车出行不便、上下班时间增加等。
物联网智能公交系统能有效改善这些问题。
模具制造工艺复习题
《模具制造工艺》复习题第一章概论1.模具制造有哪些技术要求?有何特点?答:模具的技术要求(1)模具零件应具有较高的强度、刚度、耐磨性、韧性淬透性和切削加工性(2)模具零件精度高、表面粗糙度低(3)模具零件的标准化程度高(4)模具凹凸模具有合理间隙模具制造的特点(1)模具变化多,技术要求高,对技术人员要求高(2)模具车间规模较小,对外协作程度高(3)单件生产(4)加工精度高,加工周期长(5)模具通常需要反复修配、调整才能达到要求2.模具制造过程的包括哪几个阶段?答:模具的制造过程包括五个阶段:技术准备、材料准备、模具零件及组件加工、装配调试、试模鉴定。
3.模具制造的基本工艺路线包括哪些内容?模具制造的基本工艺路线:分析估算-模具设计-零件加工-装配调整-试模-成品。
第二章模具的机械加工1.解释名词:夹具磨削法,计算机辅助设计CAD,计算机辅助制造CAM。
夹具磨削法:指将工件至于成形夹具上,利用夹具调整工件的位置,使工件在磨削过程中作定量移动或转动,由此获得所需形状的加工方法。
计算机辅助设计CAD:利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。
计算机辅助制造CAM:在机械制造业中,利用电子数字计算机通过各种数值控制机床和设备,自动完成离散产品的加工、装配、检测和包装等制造过程。
2.模具机械加工的主要方法有那几种?答:车削加工、铣削加工、磨削加工、镗削加工、钻削加工、刨削和插削加工等3.了解车削加工、铣削加工、刨削和插削加工、磨削加工用于模具加工的主要加工对象以及正常条件所能达到的技术要求?车削加工:对象:圆盘类、轴类零件的加工。
如导柱、导套、顶杆、模柄等,技术要求:加工精度达IT6-IT8,粗糙度Ra=1.6-0.8μm。
铣削加工:对象:利用不同类型的铣刀和附件(分度头、回转台)以及工装夹具可加工各种平面、斜面、沟槽、台肩、型腔和孔。
加工精度可达IT10-IT8,Ra=1.6-0.4μm刨削加工:主要加工对象为模具零件的外形。
激光快速成型技术在模具设计中的应用
( 苏电大 宜兴 学 院,江 苏 宜兴 江 240 ) 12 6
摘 要 :激光快速成型技术是一种新型的添加成型技术。在模具设计中 ,根据离散堆积原理 ,利用 合
适 的材 料 ,采 用 一 种 全 新 的成 型 方 法— — 分层 加 工 、迭 加 成 型 ,可实 现 任 意 复 杂 形 状 的 模 具 样件 的快 速
制 造 。其 应 用 已从 单 一 模 型 制 作 向快 速 模 具 制 造 及 快 速铸 造 等 多用 途 方 向发 展 ,为 实 现 模具 设 计 的短 周
期 、多 品种 、低 费 用 、高精 度 提 供 了一 条 捷 径 。
关 键 词 :激光快速成型 ; 模具设计 ; 三维建模 ; 快速制造 中 图 分 类 号 :T 7 G6 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :10 — 04 (00 6 04 — 3 05 68 2 1)0 — 03 0
术 .它 可 以 自动 快 速 地将 设 计 思 想 物 化 为具 有
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用 于 模 具 设 计 中 .可 实 现任 意 复 杂 形状 的模 具
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1 激 光 快速 成 型 技 术及 其 成 型原 理
11 激 光快速 成型 技术 .
m o e i g; r pi a i g d ln a dm kn
激 光快 速 成 型技 术 .是在 现 代 C D/ A A C M 技 术 、激 光 技 术 、计 算 机 数控 技 术 、精 密伺 服
驱 动 技 术 以及 新 材 料 技术 的基 础 上 集 成发 展 起
快速模具 制造及快速铸 造等多用途方 向发展 ,
选区激光熔化技术在模具制造中的应用
第22期2019年8月No.22August ,2019董东东,王岳亮,马文有,赵国瑞(广东省新材料研究所,广东广州510651)引言选区激光熔化技术(Selective Laser Melting ,SLM )是一种金属件直接成型方法,是快速成型技术的最新发展成果。
该技术基于快速成型的基本思想,用逐层添加的方式根据计算机辅助设计(Computer Aided Design ,CAD )数据直接生成具有特定几何形状的零件。
成型过程中金属粉末完全熔化,产生冶金结合[1]。
该技术具有制作复杂形状、成型件致密度高、节省材料等优点[2]。
与其他增材制造技术相比,SLM 技术成型精度较高,成型件致密度接近100%,因此,该技术已被广泛应用于医学个性化定制、随形冷却模具、航空航天、工业制造等领域[3]。
选区激光熔化技术可以直接制造复杂形状的产品,在小型注塑模具的制造方面优势十分明显。
它可以实现随形冷却模具的直接成型,制造周期短、性能优良。
随形冷却水路使得模具表面降温均匀而迅速,不仅大大缩短了注塑周期,而且注塑件均匀无缺陷。
目前,选区激光熔化技术已被广泛应用于随形冷却模具的生产制造中,并得到行业认可。
国内外学者针对SLM 成型模具钢材料进行了多项研究。
其中,包括SLM 成型马氏体时效钢的材料性能研究[4]以及随形冷却模具的设计制造和冷却水路传热的模拟研究。
例如,周屹[4]对随形冷却水道的设计方法进行了分类,分别对水道轨迹、截面形状、内部结构等设计方法进行了一定的分析,得到随形水路具有较好冷却效果的结论。
黄玉山等[5]对SLM 成型马氏体时效钢打印态试样以及不同热处理后的试样进行组织和力学性能分析,针对热处理对马氏体时效钢组织和力学性能的影响进行了探索。
以上研究主要针对SLM 成型马氏体时效钢材料的某一项性能、工艺或随形冷却模具的传热性能等进行研究,少有学者从模具应用角度对选区激光熔化技术在模具制造中的应用进行归类总结和研究。
激光制造技术的创新与应用
激光制造技术的创新与应用在当今的工业制造领域中,激光制造技术越来越受到关注。
众所周知,激光在医治方面的应用已有卓越的成果。
而在工业制造领域中,激光制造技术的创新又带来了哪些变化呢?一、激光加工技术激光加工技术是激光制造技术中最为出色的一项。
它利用激光或激光与其它能量源的混合加工而实现对零件的加工加热、熔融和溶解等。
这种技术可以实现对各种材料的加工处理,如精密零部件、模具及模板等。
激光加工技术在成型精确度上有很大的突破,可以克服许多传统机床无法完成的任务。
二、激光焊接技术激光焊接技术是一种高端的金属连接技术,与其他焊接方法相比,其优点在于焊接速度快、可焊接性强、变形小、无需制备焊接溶剂、无需接触和不会导致电磁干扰。
应用于电子、汽车、军工等领域。
在这些领域中,激光焊接技术一直都是最佳的焊接方法之一。
三、激光沉积技术激光沉积技术是一种用于修复和制造金属部件及齿轮、叶片和涡轮等复杂零部件的技术。
该技术利用激光或其它能量源,通过在零部件表面不断密集多次地堆积,以得到很大的厚度,实现对零件的加工加热、熔融、溶解和成形。
该技术可大大缩短零部件制造周期、降低制造成本,同时还能提高制造效率和品质,加强其可读性和可维修性。
四、激光打标技术激光打标技术是一种用于对工件进行打标的技术,其主要用于自动化部件的追溯体系中。
激光打标技术目前已广泛应用于数控机床、汽车行业、工业机器人和医疗器械、电子元器件等领域。
在工业制造领域中,打标技术是不可或缺的一个环节,为保证员工的操作安全,工件的质量可靠性以及生产效率的提高提供了重要的保障。
五、激光切割技术激光切割技术是一种重要的切割工艺,可以实现对很多不同材料的高精度切割。
激光切割被广泛应用于汽车、电子、医疗器械、机械制造等众多领域。
激光切割技术优点在于切割速度快、质量好、自动化程度高、解构面小,可以实现对各类材料的切割加工,为工业领域的高质量、高效率提供了保障。
综上所述,激光制造技术作为一种高端的制造工艺,为工业制造领域提供了完美的解决方案。
模具顶针孔的细小孔加工方法
模具顶针孔的细小孔加工方法
模具顶针孔是模具中一种常见的重要零件,它的作用在于定位模具和顶出成品。
在模具制造过程中,如果模具顶针孔的孔径大小不精确或者孔内存在毛刺等质量问题,将会影响模具的使用寿命和生产效率。
因此,正确的模具顶针孔加工方法显得尤为重要。
一般而言,模具顶针孔的加工方法有两种:一种是采用消失电极加工,另一种是采用激光微加工技术。
其中,消失电极加工是一种传统的加工方法,它主要采用电火花放电技术,通过放电的方式在模具钢坯上形成孔洞,从而实现模具顶针孔的加工。
与传统的消失电极加工相比,激光微加工技术是一种新兴的加工方法。
它主要利用激光光束对模具钢坯进行加工,可以实现高精度、高效率、无毛刺的模具顶针孔加工。
此外,激光微加工技术还可以实现复杂形状的孔洞加工,具有广泛的应用前景。
总之,模具顶针孔的细小孔加工方法是一个复杂而又重要的问题。
通过采用消失电极加工和激光微加工技术,可以实现模具顶针孔的高精度、高效率的加工,从而保证模具的使用寿命和生产效率。
模具纹理加工方式
模具纹理加工方式一、引言模具纹理是模具表面的一种纹理处理方式,通过在模具表面制造出特定的纹理,可以在塑料注塑、压铸等模具加工过程中产生丰富的纹理效果,提升产品的美观度和附加值。
本文将介绍几种常见的模具纹理加工方式。
二、化学蚀刻法化学蚀刻法是一种常用的模具纹理加工方式。
其原理是利用化学药液对模具表面进行腐蚀,形成纹理。
首先,在模具表面涂覆一层耐酸碱的保护膜,然后利用模板或者光刻技术,在保护膜上形成所需的纹理图案。
接着,将模具浸泡在化学药液中,使其与模具表面发生化学反应,腐蚀掉保护膜之外的区域。
最后,清洗模具,去除保护膜和化学药液残留,得到具有纹理的模具表面。
三、机械加工法机械加工法是一种常见的模具纹理加工方式。
其原理是利用机械加工设备对模具表面进行切削、打磨等处理,形成纹理。
常用的机械加工工艺包括铣削、切割、拉伸等。
在进行机械加工之前,需要根据设计要求制作出纹理刀具,然后利用刀具对模具表面进行切削。
通过控制刀具的运动轨迹和加工参数,可以得到所需的纹理效果。
机械加工法适用于各种硬度的模具材料,可以实现高精度的纹理加工。
四、电火花加工法电火花加工法是一种非常精细的模具纹理加工方式。
其原理是利用电火花放电的热效应和化学效应,对模具表面进行局部加热和熔化,形成纹理。
电火花加工设备由电极和工作电极组成,通过在电极之间施加高压电流,产生放电现象。
放电时,电极和工作电极之间的空气被电离,形成电晕放电区,放电区的高温和化学反应使模具表面局部熔化、氧化,形成纹理。
电火花加工法可以实现高精度的纹理加工,常用于细密的纹理处理。
五、激光加工法激光加工法是一种高效、精确的模具纹理加工方式。
其原理是利用激光束对模具表面进行照射,通过激光束的热效应和化学效应,实现纹理加工。
激光加工设备由激光发生器、光学系统和运动控制系统组成。
激光束经由光学系统聚焦后,照射到模具表面,使其局部熔化、氧化。
通过控制激光束的功率、聚焦度和照射时间,可以实现不同形状和深度的纹理加工。
浅述激光熔覆技术的应用
浅述激光熔覆技术的应用激光熔覆技术是一种先进的现代焊接加工技术,它可以在高温环境下把熔化金属添加物粉末喷射到工件表面,以形成涂层。
这种技术的应用非常广泛,可以分为以下几个方面。
1. 金属材料表面修复与强化激光熔覆技术可以用于金属材料表面的修复和强化。
例如,对于经常暴露在摩擦、磨损和腐蚀等环境下的零件,通过激光熔覆技术,可以在其表面形成一层具有耐磨、耐腐蚀等优异性能的涂层,从而延长零件的使用寿命。
2. 模具修复模具在使用过程中经常会遭受损坏,而激光熔覆技术可用于修复模具,并增加其使用寿命。
使用激光熔覆技术进行模具修复,可以在原有模具表面上形成一层新的、具有更好性能的涂层,这样可以使模具更加耐磨、耐腐蚀等。
3. 航空航天领域激光熔覆技术在航空航天领域有着广泛的应用。
在飞机发动机叶片等部件的制造中,激光熔覆技术可以提高零件的耐热性能,降低重量,提高效率。
此外,激光熔覆技术也可以在航空航天领域中用于制造高性能的陶瓷涂层、高温合金涂层和金属陶瓷复合涂层等材料。
4. 能源行业能源行业是激光熔覆技术的重要应用领域。
激光熔覆技术可以用于制造燃气轮机等设备的高温合金涂层,并提高其使用寿命和效率。
此外,激光熔覆技术还可以用于制造太阳能电池、半导体材料、高温电焊头等材料。
5. 医疗器械激光熔覆技术在医疗器械领域也有着广泛的应用。
例如,可以用激光熔覆技术提高人工心脏瓣膜的耐磨性;还可以用于制造人工关节、人工骨头等医疗材料。
总之,激光熔覆技术的应用非常广泛,其在材料制备、生产加工、机械制造、医疗器械等领域都有着重要的应用价值。
随着技术的不断发展,它也将在更多领域得到应用。
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激光加工在模具行业的应用2007-7-3随着科学技术的发展和社会需求的多样化,产品的竞争越来越激烈,更新换代的周期也越来越短。
为此,要求不但能根据市场的要求尽快设计出新产品,而且能在尽可能短的时间内制造出原型,从而进行性能测试和修改,最终形成定型产品。
而在传统制造系统中,需要大量的模具设计、制造和调试等工作,成本高,周期长,已不能适应日新月异的市场变化。
为了提高研发和生产速度,快速而精确地制作出高质量、低成本的模具和产品,能对市场变化做出敏捷响应,人们作了大量的研究和探索工作。
随着工业激光器价格的不断下降和工业激光加工技术的日益成熟,给模具制造和产品生产工艺带来了重大变革。
本文首先介绍了工业加工激光器,然后在模具激光制造、模具表面激光强化和替代、模具激光修复、模具激光清洗等几个方面进行了介绍和分析。
工业加工激光器目前,用于激光加工的工业激光器主要有两大类:固体激光器和气体激光器。
其中,固体激光器以 Nd:YAG 激光器为代表;而气体激光器则以 CO2 激光器为代表。
随着激光技术的发展,目前人们也开始在某些加工应用场合使用大功率光纤激光器和大功率半导体激光器。
1) Nd:YAG 激光器Nd:YAG 激光器的激光工作物质为固态的 Nd:YAG 棒,其激光波长为 1.06 μm 。
由于该种激光器的激光转换效率较低,同时受到 YAG 棒体积和导热率的限制,其激光输出平均功率不高。
但由于 Nd:YAG 激光器可以通过 Q 开关压缩激光输出的脉冲宽度,在以脉冲方式工作时可获得很高的峰值功率( 108W ),适用于需要高峰值功率的激光加工应用;其另一大优点是可以通过光纤传输,避免了复杂传输光路的设计制作,在三维加工中非常有用。
此外,还可以通过三倍频技术将激光波长转换为 355nm (紫外),在激光立体造形技术中得到应用。
2) CO2 激光器CO2 激光器的激光工作物质为 CO2 混合气体,其主要应用的激光波长为 10.6 μm 。
由于该种激光器的激光转换效率较高,同时激光器工作产生的热量可以通过对流或扩散迅速传递到激光增益区之外,其激光输出平均功率可以做到很高的水平(万瓦以上),满足大功率激光加工的要求。
国内外用于激光加工的大功率 CO2 激光器,主要是横流、轴流激光器。
①横流激光器:横流激光器的光束质量不太好,为多模输出,主要用于热处理和焊接。
我国目前已能生产各种大功率横流 CO2 激光器系列,可满足了国内激光热处理和焊接的需求。
②轴流激光器:轴流激光器的光束质量较好,为基模或准基模输出,主要用于激光切割和焊接,我国激光切割设备市场主要由国外轴流激光器所占领。
尽管国内激光器厂商在国外轴流激光器上做了许多工作,但由于主要配件还需进口,产品价格难以大幅度下降,普及率低。
武汉博莱科技发展有限公司研制了一种旋流 CO2 激光器,如图 1 所示,以新型的旋转气体流动方式,使旋流 CO2 激光器同时具有了轴流 CO2 激光器光束质量好和横流 CO2 激光器造价低、体积小的优点。
该种工业加工激光器的推广应用,将对我国激光加工产业的发展和普及起到积极的促进作用。
图 1. 武汉博莱科技发展有限公司500W 旋流 CO2 激光器模具激光制造1) 激光间接成模工艺①立体光造形 (Stereo Lithography Apparatus ,简称 SLA) 工艺是利用紫外激光束逐层扫描光固化胶的方法形成三维实体工件的。
1986 年美国 3D Systems 公司推出了商品化样机 SLA-1 。
SLA 工艺的最高加工精度能达到 0.05mm 。
②薄层叠片制造 (Laminated Object Manufacturing ,简称 LOM) 工艺采用薄片材料,如纸、塑料薄膜等,由美国 Helisys 公司于 1986 年研制成功。
通过反复 CO2 激光器切割和材料粘贴,得到分层制造的实体工件。
LOM 工艺的特点是适合制造大型工件,其精度达到 0.1mm 。
③选择性激光烧结(Selective Laser Sintering ,简称 SLS) 工艺是利用粉末状材料成形的,由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的于 1989 年研制成功,通过用高强度的 CO2 激光器逐层有选择地扫描烧结材料粉末而形成三维工件, SLS 工艺最大的优点在于选材较为广泛。
上述三种激光快速成形技术由于发展时间长,技术相对比较成熟,在国内外都得到了较为广泛的应用。
但上述方法形成的三维工件都不能直接作为模具使用,需要进行后续的处理,所以称之为激光间接成模工艺。
主要的处理方法有:①快速成形工件处理后用作模具。
LOM 制作的纸模经表面处理直接代替砂型铸造木模;或者用 LOM 制作的纸模具经表面处理直接用作低熔点合金铸模、注塑模;或失蜡铸造中蜡模的成形模。
SLS 制作的工件经渗铜后,作为金属模具使用。
②用快速成形件作母模浇注硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等材料制作软模具。
③用快速成形件翻制硬模具。
一种是直接用 LOM 制作纸基模具,经表面金属电弧喷镀和抛光后研成金属模;另一种是金属面硬背衬模具。
上述硬模具可用于砂型铸造、消失模的压型制作、注塑模以及简易非钢质拉伸模。
用上述激光间接成模工艺制作模具,既避开了复杂的机械切削加工,又可以保证模具的精度,还可以大大缩短制模时间、节省制模费用,对于形状复杂的精度模具,其优点尤为突出。
但是,目前还存在着模具寿命相对较短的缺点,所以上述激光间接成形模具较适合于小批量生产。
2) 激光直接成模工艺选择性激光熔化 (Selective Laser Melting ,简称 SLM) 技术是在选择性激光烧结 (SLS) 技术的基础上发展起来的。
SLM 的特点为: (1) 使用高功率密度,小光斑的激光束加工金属,使得金属零件具有 0.1 毫米的尺寸精度; (2) 熔化金属制造出来的零件具有冶金结合的实体,相对密度几乎能达到 100 %,大大改善了金属零件的性能; (3) 由于激光光斑直径很小,因此能以较低的功率熔化高熔点的金属,使得用单一成分的金属粉末来制造零件成为可能。
图 2 所示为德国 EOS GmbH 公司利用选择性激光熔化 (SLM) 工艺制造的全金属零件。
图 2 德国 EOS GmbH 公司用选择性激光熔化(SLM) 工艺制造的全金属零件激光多层(或称三维 / 立体)熔覆直接快速成形技术是在快速原型技术的基础上结合同步送料激光熔覆技术所发展起来的一项高新制造技术,其实质是计算机控制下的三维激光熔覆。
由于激光熔覆的快速凝固特征,所制造出的金属零件具有均匀细密的枝晶组织和优良的质量,其密度和性能与常规金属零件相当。
激光多层熔覆发展出了多种方法,其中最具代表性的是美国 Sandia 国家实验室( Sandia National Laboratories )研发的称作激光工程化净成形技术 (Laser Engineered Net Shaping ,简称 LENS) 的金属件快速成形技术。
采用该方法已成功制造了不锈钢,马氏体时效钢,镍基高温合金,工具钢,钛合金,磁性材料以及镍铝金属间化合物工件,零件致密度达到近乎 100% 。
图 3 为美国 Sandia 国家实验室以 LENS 技术制造的金属模具。
图 3 美国 Sandia National Laboratories 用激光工程化净成形工艺 (LENS) 制造的全金属模具选择性激光熔化 (SLM) 技术和激光工程化净成形 (LENS) 技术由于成形件致密性好,且具有冶金结合组织及精度高,制成的模具寿命长的特点,已得到了工业界和学术界的普遍重视,在国外已推出了多种设备样机,有的甚至开始商品化了;而国内目前的研究和应用还处于起步阶段。
另外,还有一种基于激光精细切割的金属零件分层制造技术( LOM ),具有可快速、低成本制造大型、复杂形状的模具的特点。
日本中川威雄研究室早在 80 年代就应用金属薄板LOM 技术实现了金属模具的分层快速制造。
经过发展,金属薄板 LOM 技术已逐渐应用于诸如汽车等大型内外饰件模具及具有复杂流道注塑模的制造。
模具表面激光改性模具表面处理一直是机械加工领域中所重视的问题。
随着新技术新工艺的发展,有许多传统的处理方式已不太适用。
对形状复杂的模具,最理想的表面处理方式是用激光进行,它几乎不变形,表面硬度比常规处理方式的硬度高,并且更耐磨,使用寿命更长。
1) 激光相变硬化激光相变硬化又称激光淬火。
由于激光淬火时冷却速度远远超过常规淬火冷却速度,从而可以获得极细的马氏体组织。
激光相变硬化的优点为硬度较常规淬火高、变形小、可实现表面薄层和局部淬火,不影响基材的机械性能等。
2) 激光冲击强化激光冲击强化是高功率密度、短脉冲的激光束与物质相互作用产生的强冲击波来改变材料表面物理及机械性能的技术。
在激光冲击过程中,由于激光诱导产生的冲击波峰值应力大于材料的动态屈服应力,从而使材料产生密集、均匀以及稳定的位错结构,使金属表面发生塑性变形,并形成较深残余压应力,从而提高金属零件的强度、耐磨性、耐腐蚀性和疲劳寿命。
其主要优点为:冲击压力高,强化深度达到传统的喷丸强化深度 4 ~ 8 倍;能够加工传统工艺不能处理的部位,如小槽、小孔以及轮廓线之类;激光冲击强化后的金属表面不产生畸变和机械损伤,无热应力损伤,不会引起相变等。
3) 激光合金化和激光熔覆激光合金化和激光熔覆是将一层与模具基体成分不同而具有一定性能的材料涂覆在模具基体,同时用高能激光束照射涂覆区域。
激光合金化通过调节激光输出功率使涂覆材料与部分基体一起熔化并发生合金化过程;而激光熔覆是涂覆层在激光作用下与基体表面通过融合迅速结合再一起,它与激光合金化的主要区别在于经激光作用后涂层的化学成分基本不变化,基体的成分基本上不进入涂层内。
基于快速凝固新材料合成与制备的激光表面合金化及激光熔覆表面改性新技术,是提高模具材料在高温下耐磨耐蚀等高温性能的最有效方法之一。
模具激光修复模具的失效事实上均因其表层局部材料磨损等原因而报废,而且金属模具的加工周期长、加工费用高。
模具使用寿命取决于抗磨损和抗机械损伤能力,一旦磨损过度或机械损伤,须经修复才能恢复使用。
目前常采用的维修技术有电镀、堆焊和热喷涂等。
电镀层较薄,而且与基体结合差,形状损坏部位难于修复;在堆焊、喷涂时,热量注入大,模具热影响区大。
而应用激光进行模具维修,由于激光束的高能量密度所产生的近似绝热的快速加热,对基体的热影响较小,引起的畸变可以忽略。
模具的激光修复可采用的方法主要有两种:1) 激光熔覆模具修复利用激光熔覆的方法实现对模具的修复。
用高功率 CO2 激光束以恒定功率与金属粉流同时入射到模具表面上,金属熔化产生熔池,然后快速凝固形成冶金结合的覆层。