常见激光加工方法基本指南

常见激光加工方法基本指南

激光加工方法已成为各个行业不可或缺的一部分，彻底改变了制造、研究和医疗领域。激光技术自诞生以来已经取得了显着的发展，提供了切割、焊接、雕刻和烧蚀等多种功能。了解激光加工的基本原理对于最大限度地提高生产率、最大限度地减少浪费和确保产品质量至关重要。

本指南将探讨常见的激光加工方法、其应用、优点和局限性。

激光切割

激光切割是一种非接触式制造方法，通过使用微小的聚焦激光束烧穿和切割金属板等材料，产生高质量、尺寸精确的设计。

该制造过程采用激光将设计切割成材料。激光束的强度足以使材料燃烧、熔化或蒸发，从而使材料达到所需的形状。

激光切割

在激光切割在此过程中，通过将激光束引导至材料的喷嘴施加热能来切割材料。激光头指向材料表面时会对其进行加热，导致目标区域熔化或蒸发。通过热量和压力的结合使切割动作成为可能。

激光切割的工作原理

激光加工切割的过程始于您的想法。开发完成后，您可以使用 CorelDRAW 或任何其他 2D 程序将数据发送到激光机来准备图形。激光切割机产生指向材料的强大激光束。根据激光的功率和材料的特性，光束会熔化、蒸发或烧穿材料。

激光器的运动通常由运动控制系统或称为 G 代码的编程系统控制。激光加工过程可以精确地切割材料，因为 G 代码告诉它要移动到哪里以及使用多少功率。例如，G 代码文件可以指示激光在一块木头上直线移动时切割数千个小孔。

激光切割金属

该程序产生的精确、干净的切口不会有任何烧伤或烧焦痕迹。无需对材料进行返工，因为一旦切割完成且材料冷却后，成品就会从机器中取出。

可切割材料

以下是一些可以使用激光切割技术切割的常见材料：

金属制品

以下是一些可以切割的常见金属：

• 铁板：激光切割通常用于切割各种厚度的钢板，其应用范围从汽车零件到结构部件。
• 铝板：铝合金可以使用激光有效切割，使其适用于航空航天、汽车和建筑应用。
• 不锈钢：由于不锈钢具有高反射率和导热性，激光切割对不锈钢特别有效。它用于厨具、医疗设备和汽车零部件。

塑料

以下是一些可以切割的常见塑料：

• 亚克力（PMMA）：激光切割可在亚克力板上产生干净的边缘，使其成为标牌、展示柜和建筑模型的理想选择。
• Polycarbonate：激光切割适用于需要抗冲击性和光学透明度的应用中的聚碳酸酯板材，例如安全防护罩和机器防护罩。
• 聚乙烯 (PE) 和聚丙烯 (PP)：激光切割可切割包装、汽车零部件和消费品中的塑料板材。

木材和木基材料

以下是一些常见的可以切割的木质材料：

• 合板：激光切割广泛用于制造家具、橱柜和建筑模型的胶合板组件。
• MDF（中密度纤维板）和HDF（高密度纤维板）：激光切割可在 MDF 和 HDF 面板上进行精确切割，适用于标牌、装饰元素和快速原型制作。
• 实木：激光切割可用于实木材料的复杂设计，但必须小心防止木材表面烧焦或燃烧。

使用激光切割的行业

几个行业将激光切割技术用于各种目的。以下是一些使用这种精密技术的行业：

汽车和运输

该行业可以通过激光切割以合理的价格和较短的交货时间获得精密产品。其范围从不锈钢零件和镀锌低碳钢面板到农业、海洋、铁路、航空航天和重型工程运输中使用的工具部件。尽管激光切割用于制造大部分汽车底盘，但仍然可以做更多的事情。

电子与安全

激光切割对电子产品有利，因为电子产品所需的零件和材料（包括安全摄像头及其配套系统）具有精确的性质。速度、准确性和快速周转时间对于安全和电子行业至关重要，因为这些行业需要数以万计的门把手密封件和数百个计算机安装支架。

医疗器械行业

MRI 和 X 射线机等医疗诊断设备是结合了多种制造技术的复杂设备。这些机器的多个部件，包括金属板外壳，都可以通过激光切割制成。

激光焊接

激光焊接技术采用聚焦在狭窄空间上的相干光束，从而实现高精度的焊接过程。与常规焊接技术相比，它具有多种优点，例如变形程度低、焊接速度高以及对热量的更好控制。激光焊接应用于许多行业，例如汽车、航空、电子电器和医疗器械。

激光焊接

激光焊接工艺

该过程首先是正确准备零件，确定它们如何相互配合，然后进行清洁。然后，在焊接台上正确设置激光焊接设备，包括光学器件和参数。然后，物质束通过透镜或镜子聚焦到接头装置中，将材料加热至熔点。热源开始熔化接头上的材料，随着光束移动，形成熔池，并凝固形成焊缝。

在焊接过程中，激光功率、焊接速度和光束焦点等参数都经过仔细检查和控制，以实现所需的焊接特性。激光焊接将精度、适应性和复杂性的优点与高运营成本以及通常需要专业操作员的要求的缺点结合在一起。相比之下，它可以精确焊接复杂的几何形状，因此有可能减少变形并显着加速焊接过程。

激光焊接的类型

以下是激光焊接工艺的常见之处：

匙孔模式激光焊接

锁孔模式激光焊接意味着引导光束钻出一个深而狭窄的桥，称为锁孔。通过熔化匙孔底部来加热，可以使熔化材料具有更大的渗透深度并形成牢固的焊缝。这种焊接对于较厚的材料和高速焊接应用来说很常见。

脉冲激光焊接

脉冲激光焊接不使用连续能量，而是仅通过脉冲将激光能量传递到工件。同时，这允许以预定的热输入进行工作，并在很大程度上降低热变形风险。脉冲激光焊接非常适合焊接薄材料和精密零件，因为它可以在接触点以非常高的速度产生反应，而不会造成任何损坏。

连续波 (CW) 激光焊接

持续波激光焊接是激光束连续传输时接触工件的常见方法。它为焊接过程提供了工件长时间的加热。当需要对较重的材料进行高位焊接以实现深熔透时，这是一种标准做法。

激光焊接的优点

以下是激光焊接的一些优点：

精度和控制

当其他焊接无法实现精确精度和对周围环境的控制时，激光焊接是最佳焊接选择。

高速高效

与传统焊接方法相比，激光焊接能够实现高焊接速度并提高生产率，因此支持快速、高效的焊接。

激光焊接

最小热影响区 (HAZ)

激光焊接会对工件产生轻微的加热。因此，热影响区比传统焊接方法更窄，从而减少了源材料的区域变形。这种类型的设备很有用，可以消除焊接薄材料和耐热零件等问题。

多功能

无需添加更多消耗品或填充材料即可实现适合金属、塑料、陶瓷和复合材料的激光焊接。

激光雕刻

激光雕刻是一种精确的多用途工艺，精确聚焦的激光束通常在某些材料上创建设计或雕刻图案。这种增材制造工艺会切穿工件表面的材料，产生持久的高清雕刻。其中的方式激光雕刻其用途渗透到各个行业，例如制造、标牌、珠宝、电子和个性化礼品生产。

激光雕刻

激光雕刻基础知识

该过程涉及从激光源向材料表面发出聚光。材料的去除是通过烧蚀或汽化发生的，这会留下雕刻的痕迹。主要是在计算机软件的帮助下进行设计。计算机将这种艺术投射到能够雕刻的机器上。

激光雕刻可提供超高精度，并且可以轻松创建涉及复杂细节、精细线条和产品个性化的设计。它可用于标牌、产品个性化和工业标记。它因其准确性、适应不同场景的灵活性以及以最少的手动操作为用户提供一致结果的能力而受到高度评价。

激光雕刻材料

以下是一些可以激光雕刻的常见材料：

• 金属制品：生命激光技术灵活；它可用于不锈钢、铝、黄铜、铜和钛等不同金属。对金属零件、工具、珠宝或促销品进行此类操作很常见。
• 塑料：类似于丙烯酸 (PMMA)、ABS、聚碳酸酯和聚丙烯的塑料可实现良好的激光雕刻效果。在塑料上激光雕刻用于标牌、标签、铭牌和其他装饰物品，深受许多消费者的欢迎。
• 木材：激光雕刻是在任何木材表面刻上品牌徽标、文字和设计的最广泛使用的方法之一。例如，这些可能包括硬木（硬质）胶合板、MDF、单板等。它广泛应用于木工、艺术和手工艺商店、家具制造和个性化礼品制作工作中。

激光钻孔

激光钻孔使用集中激光束在不同材料上打孔或穿孔，非常高效且卓越。与激光钻孔类似，机械钻孔需要机械钻孔设备，如果是小直径孔，就会产生热影响区，否则复杂的几何形状是不可能的。

激光钻孔

该过程使用激光将光束精确地聚焦在要去除的材料处，从而导致相互作用点处的材料立即加热并重新汽化。当激光射线随着激光束移动时，就会形成一个形状和尺寸精确的孔。传统钻孔方法通常受限于可加工的孔尺寸，与此相反，激光钻孔有助于加工直径小至 1 微米的孔。

激光钻孔

材料选择几乎不受激光钻孔的影响，并且钻孔速度与传统方法相比也显着提高。该场所广泛应用于航空航天、电子和医疗设备生产等领域，为制造商带来了精确、高质量孔的要求。

激光钻孔的应用

以下是激光钻孔的一些应用：

航空航天工业

激光钻孔通常用于航空航天领域，在涡轮叶片、发动机部件和航空航天结构上钻冷却孔。这些孔可改善气流、降低工作温度并增强飞机发动机和燃气轮机的性能。

医疗器械制造

在这种情况下，还利用了激光钻孔，通常用于医疗器械行业，在手术器械、植入物、导管和微流体设备上打出精确的孔。这种多孔结构增加了液体的流动性，确保了药物的迅速输送，并使简约的医疗干预措施变得可行。

电子与微电子

激光钻孔对于在印刷电路板 (PCB) 和半导体基板上钻微孔、通孔和盲孔的电子制造至关重要。这些孔使得电子元件能够互连并促进电子设备的小型化。

汽车与机械工程

汽车制造业的激光钻孔执行多种操作，从喷射器喷嘴钻孔到燃油过滤器和排气管的多个部件的制造。该程序还包括在发动机部件上精确钻孔。因此，它也用于机械制造中的钻削，以保证齿轮精度和轴承公差的准确性。

激光钻孔的主要特点

以下是激光钻孔的一些主要特征：

• 高精准度：激光钻孔在精度和准确度方面具有出色的性能，可根据要完成的工作加工直径从微米到毫米的孔。对于需要极小偏差并要求更精确规格的应用来说，这种精度至关重要。
• 最小热影响区 (HAZ)：激光钻孔产生的热输入很小，明显低于任何其他热处理。这会影响狭窄热影响区的形成，从而降低热损坏或变形的风险。由于这一特性，我们能够克服薄型化和短工作周期的问题。
• 非接触式过程：激光钻孔是一种非接触式程序，无需将工具引入工作区域或在工作区域上方进行操作。与刀具旋转无关。它可以减少工具磨损，并且不会爆破污染物，同时允许在没有引起足够重视的区域进行复杂的作业钻孔。
• 高速：激光钻孔是一种高速快速工具，与传统钻孔方法相比，可以产生高钻孔速度，提高市场生产率。该技术非常适合大规模制造和快速原型实施。

激光打标

激光打标是一种基于使用聚焦激光束的过程，是一种广泛应用的精确打标技术，可在材料表面打上永久标记。印刷、雕刻或冲压等传统标记技术与不消耗墨水或油漆颜色的非接触式工艺之间存在巨大差异。这一进步在多个行业中得到应用，包括物品识别、供应链追踪、品牌、序列化和装饰用途。

永久性非接触式打标

激光蚀刻通过局部热处理和烧蚀永久加深并改变弹性区域的材料特性。这些标记具有很强的抗磨损、抗腐蚀和抗褪色能力。它们可以长时间保持安装状态，并且可见且可追踪。

激光打标是一种非接触式技术，即打标工具（激光束本身）与工件没有接触。因此，这可以避免此类材料的脆弱性以及表面的不平整和不规则性，从而避免变形。

可激光打标的材料

• 金属制品：不锈钢、铝、黄铜、铜、钛、金、银和合金。
• 塑料：包括丙烯酸、聚碳酸酯、ABS、PVC、PET、聚丙烯和聚乙烯。
• 玻璃：意大利制造的硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、钢化玻璃、光学玻璃。
• 陶瓷：釉面砖，可能是瓷器、氧化铝、氧化锆和碳化硅。
• 木材：硬木、松木、胶合板、MDF（中密度纤维板）和单板。

可追溯性和产品标识

在现代制造业中，可追溯性和产品标识对于质量保证、供应链管理和法规遵从至关重要。这是对这些目标的重要贡献。激光打标是最关键的技术之一，它提供了一种将序列号、条形码、QR 码和其他数据矩阵代码直接打印到产品或包装上的方法。

该特定代码带有产品的唯一标识符，有助于在其整个生命周期内对其进行跟踪和验证。因此，它有助于库存跟踪、保修跟踪以及在需要时轻松召回有缺陷的产品。因此，激光打标结合了品牌、日期代码、批号和监管符号等标记，有助于满足市场需求、提高产品的知名度，从而更具销路。

采用激光打标技术将使制造商能够高效、可靠并符合监管要求，从而提高其产品的可追溯性、识别性和标识。这种多用途且破坏性较小的标记方法使各行业能够通过定制生产流程、确保产品安全和加快生产来最大限度地满足市场需求。此外，该技术可以提高任何初学者艺术家或工匠的水平。

结语

激光加工技术是不可替代的制造先决条件，可在材料加工中提供卓越的精度、多功能性和可重复性。从切割和焊接到雕刻和钻孔，执行特定任务（例如创建所需的形状和尺寸）使制造商能够获得实现这些结果所需的准确性和可靠性。通过掌握这些激光加工方法的基础知识和应用，公司可以利用它们实现流程自动化，同时提高质量并发掘新的创新机会。激光器是现代制造业的重要工具，能够以准确性和多功能性塑造行业的未来。

本文原文来自Zintilon