激光打標用什麼材料做模具

『壹』 各波長激光適合加工的詳細材料種類（越詳細越好） 常見材料（種類越多越好）在各波長的吸收率

樓主，您好！
你問的第二個問題我回答有難度，但第一個和第三個問題還可以幫點忙。
首先說一下激光的種類：
目前的應用的激光有：固體激光、半導體激光、液體激光、氣體激光。
固體激光有：
紅寶石 波長：0.69μm 用於開孔
YAG 波長：1.06 開孔，切割，焊接
半導體激光：
GaAS 波長：0.6-1.6 用於通信、測量，信息處理

InGaAsP 表面處理
液體激光：
色素激光 波長：0.4-0.7 分光、測量
氣體激光：
HE-NE激光 0.63 測量等
Co2激光 10.6μm 開孔、切割、焊接

扯得有點遠了哈，其實目前用於激光切割，打標等的就YAG和CO2激光，這兩種激光在切割，打標，開孔，雕刻等可以對應幾乎所有材料（包括金屬和非金屬，只是對應不同材料的加工參數和能力不一樣，從木頭，皮革，有機玻玻璃等非金屬到碳鋼、不銹鋼、鋁、銅、金等都能加工）
當然YAG的激光主要用於打標、雕刻和非金屬的切割。CO2偏向於切割和焊接，特別是金屬厚板的切割。
以上基本回話了第一，第三個問題，

各種材料在各波長的吸收率讓我來排序我是排得出來的。但我沒有具體的數據。
比如金屬：碳鋼＞不銹鋼 ＞鋁 ＞銅

『貳』 激光打碼標簽有什麼特點

可對決大多數金屬和非金屬材料進行加工。激光是以非機械式的刀具進行加工，對材料不產生機械擠壓或機械應力，無「刀具」磨損，無毒，很少造成環境污染。激光束很細，使被加工材料的消耗很小。加工時，不會像電子束轟擊等加工方法那樣產生X射線，也不會受電場和磁場的干擾。操作簡單，使用微機數控技術能實現自動化加工，能用於生產線上對零部件進行高速度高效率地加工，能作為柔性加工系統中的一部分。使用精密工作台能進行精細微加工。使用顯微或攝像系統，能對被加工表面狀況進行觀察或監控。可穿過透光物質（如石英、玻璃），對其內部零部件進行加工。可以利用棱鏡、反射鏡系統（對於Nd：YAG激光器還能用光纖導光系統）將光束聚集到工件的內表面或傾斜表面上進行加工。能標記條形碼、數字、字元、圖案等標志。這些標志的線寬可小到12mm、線深度可達10mm以下，故能對「毫米級」尺寸大小的零件表面進行標記。

『叄』 激光焊接和打標加工在模具行業的應用有哪些

通發激光為您解答：
模具激光製造
1) 激光間接成模工藝
①立體光造形(Stereo Lithography Apparatus，簡稱SLA)工藝是利用紫外激光束逐層掃描光固化膠的方法形 成三維實體工件的。1986年美國3D Systems公司推出了商品化樣機SLA-1。SLA工藝的最高加工精度能達到0.05mm。 ②薄層疊片製造(Laminated Object Manufacturing，簡稱LOM)工藝採用薄片材料，如紙、塑料薄膜等，由美國 Helisys公司於1986年研製成功。通過反復CO2激光器切割和材料粘貼，得到分層製造的實體工件。LOM工藝的特點 是適合製造大型工件，其精度達到0.1mm。③選擇性激光燒結(Selective Laser Sintering，簡稱SLS)工藝是利用 粉末狀材料成形的，由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的於1989年研製成功，通過用高強度的CO2激光器逐層有選擇 地掃描燒結材料粉末而形成三維工件，SLS工藝最大的優點在於選材較為廣泛。
上述三種激光快速成形技術由於發展時間長，技術相對比較成熟，在國內外都得到了較為廣泛的應用。但上述 方法形成的三維工件都不能直接作為模具使用，需要進行後續的處理，所以稱之為激光間接成模工藝。主要的處理 方法有：①快速成形工件處理後用作模具。LOM製作的紙模經表面處理直接代替砂型鑄造木模；或者用LOM製作的紙 模具經表面處理直接用作低熔點合金鑄模、注塑模；或失蠟鑄造中蠟模的成形模。SLS製作的工件經滲銅後，作為 金屬模具使用。②用快速成形件作母模澆注硅橡膠、環氧樹脂、聚氨脂等材料製作軟模具。③用快速成形件翻制硬 模具。一種是直接用LOM製作紙基模具，經表面金屬電弧噴鍍和拋光後研成金屬模；另一種是金屬面硬背襯模具。 上述硬模具可用於砂型鑄造、消失模的壓型製作、注塑模以及簡易非鋼質拉伸模。
用上述激光間接成模工藝製作模具，既避開了復雜的機械切削加工，又可以保證模具的精度，還可以大大縮短 制模時間、節省制模費用，對於形狀復雜的精度模具，其優點尤為突出。但是，目前還存在著模具壽命相對較短的 缺點，所以上述激光間接成形模具較適合於小批量生產。
2) 激光直接成模工藝
選擇性激光熔化(Selective Laser Melting，簡稱SLM)技術是在選擇性激光燒結(SLS)技術的基礎上發展起來 的。SLM的特點為：(1)使用高功率密度，小光斑的激光束加工金屬，使得金屬零件具有0.1毫米的尺寸精度；(2)熔 化金屬製造出來的零件具有冶金結合的實體，相對密度幾乎能達到100％，大大改善了金屬零件的性能；(3)由於激 光光斑直徑很小，因此能以較低的功率熔化高熔點的金屬，使得用單一成分的金屬粉末來製造零件成為可能。圖2 所示為德國EOS GmbH公司利用選擇性激光熔化(SLM)工藝製造的全金屬零件。
激光多層（或稱三維/立體）熔覆直接快速成形技術是在快速原型技術的基礎上結合同步送料激光熔覆技術所發 展起來的一項高新製造技術，其實質是計算機控制下的三維激光熔覆。
由於激光熔覆的快速凝固特徵，所製造出的金屬零件具有均勻細密的枝晶組織和優良的質量，其密度和性能與常規 金屬零件相當。激光多層熔覆發展出了多種方法，其中最具代表性的是美國Sandia國家實驗室（Sandia National Laboratories）研發的稱作激光工程化凈成形技術(Laser Engineered Net Shaping，簡稱LENS)的金屬件快速成形 技術。採用該方法已成功製造了不銹鋼，馬氏體時效鋼，鎳基高溫合金，工具鋼，鈦合金，磁性材料以及鎳鋁金屬 間化合物工件，零件緻密度達到近乎100%。圖3為美國Sandia國家實驗室以LENS技術製造的金屬模具。
選擇性激光熔化(SLM)技術和激光工程化凈成形(LENS)技術由於成形件緻密性好，且具有冶金結合組織及精度 高，製成的模具壽命長的特點，已得到了工業界和學術界的普遍重視，在國外已推出了多種設備樣機，有的甚至開 始商品化了；而國內目前的研究和應用還處於起步階段。
工業加工激光器
目前，用於激光加工的工業激光器主要有兩大類：固體激光器和氣體激光器。其中，固體激光器以Nd:YAG激光 器為代表；而氣體激光器則以CO2激光器為代表。隨著激光技術的發展，目前人們也開始在某些加工應用場合使用 大功率光纖激光器和大功率半導體激光器。
1) Nd:YAG激光器
Nd:YAG激光器的激光工作物質為固態的Nd:YAG棒，其激光波長為1.06μm。由於該種激光器的激光轉換效率較 低，同時受到YAG棒體積和導熱率的限制，其激光輸出平均功率不高。但由於Nd:YAG激光器可以通過Q開關壓縮激光 輸出的脈沖寬度，在以脈沖方式工作時可獲得很高的峰值功率（108W），適用於需要高峰值功率的激光加工應用； 其另一大優點是可以通過光纖傳輸，避免了復雜傳輸光路的設計製作，在三維加工中非常有用。此外，還可以通過 三倍頻技術將激光波長轉換為355nm（紫外），在激光立體造形技術中得到應用。
2) CO2激光器
CO2激光器的激光工作物質為CO2混合氣體，其主要應用的激光波長為10.6μm。由於該種激光器的激光轉換效 率較高，同時激光器工作產生的熱量可以通過對流或擴散迅速傳遞到激光增益區之外，其激光輸出平均功率可以做 到很高的水平（萬瓦以上），滿足大功率激光加工的要求。
國內外用於激光加工的大功率CO2激光器，主要是橫流、軸流激光器。①橫流激光器：橫流激光器的光束質量 不太好，為多模輸出，主要用於熱處理和焊接。我國目前已能生產各種大功率橫流CO2激光器系列，可滿足了國內 激光熱處理和焊接的需求。②軸流激光器：軸流激光器的光束質量較好，為基模或准基模輸出，主要用於激光切割 和焊接，我國激光切割設備市場主要由國外軸流激光器所佔領。盡管國內激光器廠商在國外軸流激光器上做了許多 工作，但由於主要配件還需進口，產品價格難以大幅度下降，普及率低。

『肆』 什麼是激光打標機激光打標機具體有哪些應用

您好，很高興為你回到：

第一、激光打標機是利用激光束在各種不同的物質表面打上永久的標記。

打標的效應是通過表層物質的蒸發露出深層物質，或者是通過光能導致表層物質的化學物理變化而"刻"出痕跡，或者是通過光能燒掉部分物質，顯出所需刻蝕的圖案、文字。

第二、激光打標機具體應用行業有很多，具體如下：

1、汽車機械行業：軸承、鋼套、活塞環、發動機、車輛標牌及機床等；
2、電子通訊行業：手機、鍵盤、電子元器件、家電面板、光纜、電纜等；
3、五金器材行業：工具、量具、刃具、衛浴潔具、餐具、制鎖、刀剪、醫用器械、健身器材、不銹鋼製品等；
4、飾扣標牌行業：鈕扣、箱包扣、皮帶扣、金銀飾品、指示牌、胸牌、考勤卡、名片、相片、皮包、皮帶、筆及筆盒、收藏器、藝術品等；
5、儀表眼鏡行業：金屬表殼、表底、眼鏡框、儀器儀表面板等；
6、木器工藝行業：木製工藝品、字畫復制及裝表、傢具工藝裝飾等；
7、包裝瓶蓋行業：煙草、食品、葯品、化妝品等內外包裝、金屬瓶蓋、傢具裝飾，飾扣標牌，塑膠製品。

第三、使用激光打標機的好處有：

1、永久性：如打標標記不會因環境關系（觸摸、酸性及減性氣體、高溫、低溫等）而消退。

2、防偽性：採用激光打標技術雕刻出的標記不輕易仿製和更改，在一定程度上具有很強的防偽性。

3、非接觸性：激光打標是以非機械式的"光刀"進行加工，可在任何規則或不規則表面列印標記，且打標後工件不會產生內應力，保證工件的原有精度。對工作表面不產生腐蝕，無"刀具"磨損、無毒害、無污染。

4、適用性廣：用激光做加工手段，可以對多種金屬、非金屬材料（鋁、銅、鐵、木製品等）加工。

5、雕刻精度高：激光打標機雕刻的物品圖紋精細，最小線寬可達0.04mm。標記清楚、持久、美觀。激光印標能滿足在極小的塑料製件上印製大量數據的需要。例如，可印製要求更精確，清楚度更高的二維條碼，與壓印或噴射打標方式相比，有更強的市場競爭力。

6、運行本錢低：打標速度快且標記一次成型，能耗小，因而運行本錢低。固然激光打標機的設備投資比傳統標記設備大，但從運行本錢而言，使用激光打標機要低得多。舉例說明：①塑封三極體打標：激光打標機工作速度為10個/秒，若設備折舊以5年計算，打標用度為0.00048元/個。假如使用移印機，其綜合運行本錢約為0.002元/個，甚至更高。②軸承表面打標：若軸承三等分打字，總共18個4號字，採用振鏡式打標機，以氪燈燈管的使用壽命為700小時計算，則每個軸承的打標綜合本錢為 0.00915元。電腐蝕刻字的本錢約為0.015元/個。以年產量400萬套軸承計算，僅打標一項，1年最少可以降低本錢約6.5萬元。

7、加工效率高：計算機控制下的激光光束可以高速移動(速度達5～7米/秒)，打標過程可在數秒內完成。

8、 開發速度快：由於激光技術和計算機技術的結合，用戶只要在計算機上編程即可實現激光列印輸出，並可隨時變換列印設計，從根本上替換了傳統的模具製作過程，為縮短產品升級換代周期和柔性生產提供了便利工具。

『伍』 co2激光打標機能打些什麼材料

主要是些非金屬材質的。

『陸』 跪求模具畢業論文！！！題目為：淺談激光在模具製造中的應用！求高人指教！！！

隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發能力的重要性。而模具製造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具製造技術現已成為衡量一個國家製造業水平高低鬧匾�曛荊�⒃諍艽蟪潭壬暇齠ㄆ笠檔納�嬋占洹?/P>
近年許多模具企業加大了用於技術進步的投資力度，將技術進步視為企業發展的重要動力。一些國內模具企業已普及了二維CAD，並陸續開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟體，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟體，並成功應用於沖壓模的設計中。
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的製造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計製造周期等方面做出了貢獻。
例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研製的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟體，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟體，上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發的冷沖模和精沖研究中心開發的冷沖模和精沖模CAD軟體等在國內模具行業擁有不少的用戶。
雖然中國模具工業在過去十多年中取得了令人矚目的發展，但許多方面與工業發達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。
未來沖壓模具製造技術發展趨勢��
模具技術的發展應該為適應模具產品「交貨期短」、「精度高」、「質量好」、「價格低」的要求服務。達到這一要求急需發展如下幾項：
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術�
模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計製造的發展方向。隨著微機軟體的發展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網路的發展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區、跨企業、跨院所地在整個行業中推廣成為可能，實現技術資源的重新整合，使虛擬製造成為可能。
(2)高速銑削加工
國外近年來發展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，並可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優點。高速銑削加工技術的發展，對汽車、家電行業中大型型腔模具製造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發展。
(3)模具掃描及數字化系統�
高速掃描機和模具掃描系統提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研製製造周期。有些快速掃描系統，可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上，實現快速數據採集、自動生成各種不同數控系統的加工程序、不同格式的CAD數據，用於模具製造業的「逆向工程」。模具掃描系統已在汽車、摩托車、家電等行業得到成功應用，相信在「十五」期間將發揮更大的作用。
(4)電火花銑削加工�
電火花銑削加工技術也稱為電火花創成加工技術，這是一種替代傳統的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數控銑一樣)，因此不再需要製造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發展。�
(5)提高模具標准化程度�
我國模具標准化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標准件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發達國家一般為80%左右。
(6)優質材料及先進表面處理技術�
選用優質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發揮模具鋼材料性能的關鍵環節。模具熱處理的發展方向是採用真空熱處理。模具表面處理除完善應發展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴塗等技術。
(7)模具研磨拋光將自動化、智能化�
模具表面的質量對模具使用壽命、製件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發展趨勢。�
(8)模具自動加工系統的發展�
這是我國長遠發展的目標。模具自動加工系統應有多台機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數控庫；有完整的數控柔性同步系統；有質量監測控制系統。

『柒』 不銹鋼做激光打標效果好還是絲印效果好

激光打標機作為新興的標識設備，逐漸呈現出越來越優秀的性能品質，特別是光纖激光打標機，在各行各業中的應用逐年增多，在金屬行業中表現的尤為突出。

從行業上來說，光纖激光打標機廣泛適用於集成電路晶元、電腦配件、工業軸承、鍾表、電子及通訊產品、航天航空器件、各種汽車零件、家電、五金工具、模具、電線電纜、食品包裝、首飾、煙草以及軍事等眾多領域圖形和文字的標記，以及大批量生產線作業。

總的來說，光纖激光打標機在各行各業的應用非常的廣泛，只要是需要打標識的地方都可能用到，光纖激光打標機以其低廉的造價和使用成本，高效的生產能力，以及強大的功能深得各行各業的喜愛，相信在不久的將來，光纖激光打標機會被更多行業甚至是普通大眾所接受和應用。

『捌』 主要用於模具打標，用哪種激光打標機好點，東莞買大概要多少錢

打模具的話用半導體激光打標機就可以了，價格也始終。RT-DP50半導體激光打標機光束質量高，出光模式好，光功率穩定，壽命達13000小時，性能價格比極高，耗材成本低，性能穩定，主要用於金屬、合金及氧化物，ABS、環氧樹脂、油墨、IC陶瓷等材料打標。
DP半導體側泵激光打標機又常稱為半導體側面泵浦YAG激光打標機或二極體側面泵浦YAG激光打標機，半導體打標機是使用波長為 808nm 半導體激光二極體泵浦 Nd: YAG 介質，使介質產生大量的反轉粒子在Q開關的作用下形成波長1064nm 的巨脈沖激光輸出，電光轉換效率高。激光束通過電腦控制振鏡改變激光束光路實現自動打標。進一步需要了解的可以q我。qq：643472188

『玖』 激光打標機怎麼在金屬模具上打標

金屬模具打標，是指在金屬材質產品的表面，通過高密度、高能激光束進行圖形、文字打標的工藝，較常見的 是在不銹鋼、碳鋼、銅、鋁、合金等各種金屬材料上進行打標加工。

『拾』 求「淺談激光加工技術在模具製造中的應用」的畢業論文。。

《模具工業》2001. No . 4 總 242 40
激 光 加 工 技 術 在 模 具 制 造 中 的 應 用
江蘇理工大學(江蘇鎮江 212013) 張 瑩 周建忠 戴亞春
[摘要]隨著激光加工技術的日趨成熟和工業用大功率激光設備價格的逐漸下降 ,給產品和
模具的製造工藝帶來了新的變革 ,在模具製造、 模具表面強化與維修、 取代模具等 3個方面 ,就
激光優化模具製造工藝作了較為詳細的分析和探討。
關鍵詞 模具 激光 工藝優化
[ Abstract ]Wi t h t he mat uri ng of t he las e r p r oces si ng t echnology and t he dec r easi ng of p rice of t he
i ns t rial la r ge - p owe r las e r e quipme nt , a new i nnovat ion was br ought t o t he manuf act uri ng
t echnology of t he p r oct s and t he dies and moulds . A r elat ively de t ailed analysis and dis cus sion
was made on t he las e r op t imized manuf act uri ng p r oces s f or dies and moulds f r om t hr e e asp ect s of
manuf act uri ng , s urf ace r ei nf orceme nt and mai nt e nance , and s ubs t i t ut ive dies or moulds .
Key words die and mould , las e r , t echnological p r oces s op t imizat ion
1 引 言
激烈的市場競爭使製造企業對快速響應市場
需求和一次製造成功等要求日益迫切。而在常規制
造系統中 , 產品生產所需大量模具的設計、製造和
裝配調試不僅耗費大量資金 , 更嚴重的是延長了產
品生產的准備時間 , 從而延長了新產品開發周期 ,
形成製造過程中的瓶頸。因此 , 如何快速有效地制
造出高質量、低成本的模具及產品 , 就成為人們不
斷探索的課題。隨著激光加工技術的日趨成熟和工
業用大功率激光器設備價格的下降 , 給產品和模具
製造工藝帶來了重大變革。本文在模具製造、模具
表面強化與維修、取代模具等 3個方面 , 就激光加
工在模具製造中的應用作一些探討。
2 模具製造
2. 1 模具的激光疊加製造
1982年 ,日本東京大學的中川教授等人提出用
薄片疊加法製造拉伸模 , 1985年 , 美國加州某公司
推出了模具的激光疊加製造法 , 並獲得專利 , 其工
藝流程見圖 1 ,原理為將激光切割的多層薄板疊加 ,
並使其形狀逐漸發生變化 , 最終獲得所需的模具立
體幾何形狀。日本在沖模的激光疊加製造方面已達
到實用階段 ,所制的凸、 凹模質量高 ,加工尺寸精度
— — —— — —— — —— — —— — —— — ——
收稿日期:2000年8月10日
已達 ±0. 01mm ,切割厚度為 12mm。 經激光切割後 ,
在切口表面形成深 0. 1～0. 2mm、 硬度為 800HV 的
硬化層 ,用來沖裁 1mm 厚的鋼板 ,單憑自冷硬化層
就可沖壓 10 000 件 , 如在激光切割後再經火焰淬
火 ,則可沖壓 3～5萬件。 由於各薄板間的連接簡單 ,
故用疊加法製作沖模 ,成本可降低一半 ,生產周期大
大縮短。用來製造復合模、落料模和級進模等都取
得了顯著的經濟效益。
圖 1 激光疊加模具製造工藝流程
由模具 CAD 和激光切割相結合構成一個完整
的模具 CAD/ CAM 系統 ,實現板料切割的 FMS ,適
用於多品種小批量生產。用激光切割的薄板來疊加
合成任意三維曲面的製造系統 , 不僅為在塑性加工
和模具領域中實行 FMS 提供了思路 , 而且對於內
部結構復雜的模具製造 ,如型孔、 中孔體及復雜的冷
卻管道等 ,也是快速而經濟的製造模具的有效方法 ,
並且能帶動其他技術如固相擴散等的發展。
2. 2 快速模具製造
模具 CAD
三維設計
二維外形
NC 程序
激光
切割
去除
梯級
創層面
精加工
成形
模具
裝
配
薄片
連結
精加工
NC 程序
模 具 制 造 技 術《模具工業》2001. No . 4 總 242 41
快速成型製造技術(RPM)是 80年代後期出現
的一項製造技術 , 目前 RPM 技術已發展了十幾種
工藝方法。基於 RPM 技術快速製造模具的方法多
為間接制模法 , 即利用 RPM 原型間接地翻制模
具。
(1) 軟質簡易模具 (如汽車覆蓋件模具) 的制
作。採用硅橡膠、低熔點合金等將原型准確復製成
模具 , 或對原型表面用金屬噴塗法或物理蒸發沉積
法鍍上一層熔點極低的合金來製作模具。這些簡易
模具的壽命為 50～5 000件 ,由於其製造成本低 ,制
作周期短 , 特別適用於產品試制階段的小批量生
產。
(2) 鋼質模具製作。RPM 原型 — — — 三維砂輪
— — — 整體石墨電極 — — — 鋼模 ,一個中等大小、 較為復
雜的電極一般 4～8h 即可完成。 美國福特汽車公司
用此技術製造汽車覆蓋件模具取得了滿意的效果 ,
與傳統機械加工製作模具相比 , 快速模具製造省去
了耗時、 昂貴的 CNC加工 ,加工成本及周期大大降
低 ,具有廣闊的應用前景。
3 模具表面強化與修復
為提高模具的使用壽命 , 常常需對模具表面進
行強化處理。常用的模具表面強化處理工藝有化學
處理 (如滲碳、 碳氮共滲等) 、 表層復合處理 (如堆
焊、 熱噴塗、 電火花表面強化、 PVD 和 CVD 等) 以
及表面加工強化處理(如噴丸等) 。這些方法大多工
藝較為復雜 , 處理周期較長 , 且處理後存在較大的
變形。採用激光技術來強化和修復模具 , 具有柔性
大 , 表面硬度高 , 工藝周期短 , 工作環境潔凈等優
點 ,因此具有很強的生命力。
3. 1 激光相變硬化
激光相變硬化 (激光淬火) 是利用激光輻照到
金屬表面 , 使其表面以很高的升溫速度達到相變溫
度 (但低於熔化溫度) 而形成奧氏體 ,當激光束離開
後 , 利用金屬表面本身熱傳導而發生自淬火 , 使金
屬表面發生馬氏體轉變 , 形成硬度高、抗磨損的表
層 , 從而使金屬表面得到強化。所用設備為三軸聯
動的數控激光加工機。
影響激光強化的主要因素有激光功率、光斑尺
寸和掃描速度。在強化過程中要對這些參數進行優
化 , 並對具體材料選擇合適的激光處理參數。對於
CrWMn、 Cr12MoV、 Cr12、 T10A 及 Cr-Mo 鑄鐵等
的常用模具材料 , 在激光處理後 , 其組織性能較常
規熱處理普遍改善。 例如 ,CrWMn 鋼在常規加熱時
易在奧氏體晶界上形成網狀的二次碳化物 , 顯著增
加工件脆性 ,降低沖擊韌性 ,使用在模具刃口或關鍵
部位壽命較低。採用激光淬火後可獲得細馬氏體和
彌散分布的碳化物顆粒 ,清除網狀 ,並獲得最大硬化
層深度以及最大硬度 1 017. 2HV。Cr12MoV 鋼激
光淬火後的硬度、抗塑性變形和抗粘磨損能力均較
常規熱處理有所提高。對 T8A 鋼製造的凸模和
Cr12Mo 鋼製造的凹模 ,激光硬化深 0. 12mm ,硬度
1 200HV , 壽命提高 4～6倍 , 既由沖壓 2萬件提高
到 10～14萬件。 對於 T10鋼 ,激光淬火後可獲得硬
度 1 024HV、 深 0. 55mm 的硬化層;對於 Cr12 ,激光
淬火後可獲得硬度 1 000HV、 深 0. 4mm 的硬化層 ,
使用壽命均得到了較大的提高。
3. 2 激光塗覆
激光塗覆是用激光在基體表面覆蓋一層薄的具
有一定性能的塗覆材料 , 這類材料可以是金屬或合
金 ,也可以是非金屬 ,還可以是化合物及其混合物。
在塗覆過程中 , 塗覆層在激光作用下與基體表面通
過熔合迅速結合在一起。它與激光合金化的主要區
別在於經激光作用後塗層的化學成分基本上不變
化 , 基體的成分基本上不進入塗層內。激光塗覆工
藝實用的材料范圍很廣 , 正在研究的母體材料有低
碳鋼、 合金鋼、 鑄鐵、 鎳鉻鈦耐熱合金等 ,研究的添加
材料有鈷基合金、 鐵基合金和鎳基合金等。
採用激光技術在有送粉器的 2kW CO2 激光器
上 , 對 4Cr5MoV1Si 鋼基體表面塗覆一層由鎳基高
溫合金和 WC + W2C 粒子組成的高溫耐磨合金粉
末 ,在激光功率 P = 1 500W ,送粉量為 10g/ min ,工
件移動速度為 2～3mm/ s 條件下 ,獲得多道搭接的
大面積高溫耐磨合金。 在試驗溫度為 600℃ 時 ,硬度
為 550～580HV0 .2 ; 在溫度為 950℃時 , 硬度為
100～200HV0 .2。 可見在 1 000℃ 左右高溫下 ,塗覆層
仍有很高的強硬性 , 是較理想的高溫模具耐磨合
金。另外 , 採用激光塗覆方法來修復已磨損的沖模
及拉伸模等 ,可大大延長模具的使用壽命 ,降低模具
的使用成本。
3. 3 激光堆焊
對於一些汽車覆蓋件沖裁修邊模具 , 為提高使
用壽命 ,節省優質模具材料 ,刃口往往採用在較差的
基體材料上堆焊一層性能優異的合金。 過去 ,堆焊大
多採用人工氧 — 乙炔火焰堆焊法 ,這種方法雖然設備《模具工業》2001. No . 4 總 242 42
費用低 ,但功率密度不高(10
2
～10
3
W/ cm 2
) ,且難以
進行精確控制 , 因而堆焊質量和生產率都較低。70
年代以來 , 開發成功了等離子粉末堆焊技術 , 由於
其具有較高的功率密度且控制性能也較好 , 因而得
到了廣泛的應用。但等離子堆焊存在著電極壽命
短、 堆焊層母材稀釋率較高等問題。80年代以來出
現的激光堆焊法與使用同一材料的氧 —乙炔火焰
堆焊法相比 ,激光堆焊層組織細微、 緻密 ,不良品率
僅為前者的 1/ 10。激光堆焊的速度快 ,生產率比氧
— 乙炔火焰堆焊高 1. 75倍 , 而堆焊的材料使用量
僅為其 1/ 2。而且激光堆焊層的室溫硬度比氧 — 乙
炔火焰堆焊的高 50HV 左右。 激光堆焊質量與激光
的光束模式、 功率及堆焊速度等因素有關。
4 激光加工替代模具沖壓加工
4. 1 激光切割替代薄板件的沖裁模
激光切割替代鈑金件及汽車車身製造中的沖
裁修邊模大有可為。三維激光切割技術 , 由於其本
身具有加工靈活和保證質量的特性 , 在 80 年代就
開始在汽車車身製造中應用。切割時只需用平直的
支撐塊來支撐工件 , 因此夾具的製作不僅成本低而
且快速。由於與 CAD/ CAM 技術相結合 ,切割過程
易於控制 , 可實現連續生產和並行加工 , 從而實現
高效率的切割生產。
切割板材所使用的激光器主要有兩大類 , 即
CO2 激光器和 Nd : YA G激光器 ,功率為 100～1 500
W , 因為功率小於 1 500W 的激光器其振動模式為
單模 , 切縫寬度為 0. 1～0. 2mm , 切割面也很整潔 ,
而輸出功率大於 1 500W 時激光器的振動模式為多
模 , 割縫寬度近 1mm , 切割面質量較差。因 Nd :
YA G的激光可通過光導纖維輸送 , 比較靈活方便 ,
適用於機器人手執激光噴嘴配程序控制進行精確
操作 , 因此在三維切割時大多採用。影響激光切割
工件質量的主要因素有切割速度、焦點位置、輔助
氣體壓力、 激光輸出功率及模式。
美國福特和通用汽車公司以及日本的豐田、日
產等汽車公司 , 在汽車生產線上普遍採用激光切割
技術 , 它不必採用各種規格的金屬模具 , 除了快速
方便地切割各種不同形狀的坯料外 , 還用來大量切
割加工因規格不同需要更改的零件安裝孔位置 , 如
汽車標志燈、 車架、 車身兩側裝飾線等。通用汽車公
司生產的卡車僅車門就有直徑為 <2. 8～<39mm 的
20種孔 , 公司採用 Rofin- Sinar 的 500W 激光器通
過光纖連接到裝在機械手的焊頭上 , 用以切割這些
孔 ,1min 就完成一扇門開孔的加工 ,孔邊緣光滑 ,背
面平整 。<2. 8mm 孔的公差為 0. 03～0. 08mm ,
<12mm 孔的公差為 - 0. 25mm～ + 0. 03mm。該公
司生產的卡車和客車有 89 種孔徑和孔位配置不同
的底盤 ,經過優化設計 ,現在只需要沖壓 5種不同的
底盤 ,然後再由激光切割出配置不同的孔 ,簡化了工
藝 ,提高了效率 ,降低了成本。
我國自然科學基金委在 1997 年把大功率 CO2
及 YA G激光三維焊接和切割理論與技術作為重點
項目進行資助 , 國家產學研激光技術中心的課題組
成員對此進行了系統的研究 , 為在我國汽車車身制
造業中應用三維激光立體加工技術做出了很大貢
獻。該中心為一汽轎車公司、寶山鋼鐵公司等國有
大型企業的技術改造開展了重大工程項目攻關 , 其
中開發紅旗加長型轎車覆蓋件的三維激光製造工藝
技術 , 在我國轎車生產中是首次採用。在汽車用薄
厚鋼板激光大拼板拼接工藝試驗研究中首次採用了
激光切割替代精裁工藝技術 , 取得了較好的技術經
濟效果。三維激光切割在車身裝配後的加工也十分
有用 ,例如開行李架固定孔、 頂蓋滑軌孔、 天線安裝
孔、修改車輪擋泥板形狀等。在新車試制中用於切
割輪廓和修正 ,既縮短了試制周期又節省了模具 ,充
分體現出採用激光切割加工的優點。
4. 2 激光打標替代沖模打標
企業在其生產的零部件上常常需要打上企業自
己的標志或特定的符號與數字 , 以往的方法是使用
沖模打標或用鑄模成型 , 打標質量不高。採用數控
激光機打標不僅速度快 , 而且克服了沖模打標中常
見的毛邊、尖銳的邊緣和畸變。由於採用計算機控
制 , 因此可以打出任意復雜的圖案 , 省去了模具設
計、 製造及調試等環節 ,大大縮短了產品的開發製造
周期 , 同時也降低了成本。因激光打標機所需功率
小 ,成本低 ,打出的標記美觀、 漂亮 ,現已為大多數企
業所採用。
4. 3 激光成形替代彎曲模成形
金屬板料的激光成形技術是一種利用聚焦光束
以一定的速度掃描金屬板料表面 (掃描速度應足夠
快以防止表面熔化) ,使熱作用區內的材料產生明顯
的溫度梯度 ,導致非均勻分布的熱應力 ,從而使板料
塑性變形的方法。與常規成形方法相比 , 激光成形《模具工業》2001. No . 4 總 242 43
具有許多優點: ① 屬於無模成形 ,生產周期短 ,柔性
大 , 可不受加工環境限制 , 通過優化激光加工工藝
參數 , 精確控制熱作用區域以及熱應力的分布 , 將
板料無模成形; ② 因其是一種僅靠熱應力而不用模
具使板料變形的塑性加工方法 , 因此屬無外力成
形; ③ 為非接觸式成形 ,所以不存在模具製作、 磨損
和潤滑等問題 ,也不存在貼模、 回彈現象 ,成形精度
高; ④ 可使板料通過復合成形得到形狀復雜的異形
件(如球形件、 錐形件和拋物形件等) 。
激光成形機理的實質就是彎曲機理。當激光加
熱板料時 , 一方面在激光作用區及其周圍產生熱應
力 , 同時降低了被加熱區域板料的屈服極根 , 從而
使熱應力作用區的熱態材料產生非均勻的塑性變
形 ,實現板料的彎曲成形。試驗表明 ,激光每掃描一
道次 ,金屬板料可彎曲 1° ～5° ,不同的掃描軌跡和工
藝參數組合能夠產生不同的成形效果和不同程度
的變形量 , 即可得到各種復雜形狀的工件。圖 2表
示在工藝參數為激光速功率 1. 5kW , 激光束直徑
5. 4mm , 材料 SUS304 , 厚 1mm , 碳塗覆面的條件
下 ,激光掃面速度與材料彎曲角之間的變化關系。
圖 2 激光掃描速度對彎曲角的影響
現在世界上許多國家都投入較大的人力、物力
對激光成形技術進行專項研究 , 在某些領域現已開
始了初步的工業應用。波蘭基礎技術研究所的
HFrackiewicz 教授利用激光成形先後製造出了筒
形件、 球形件、 波紋管和金屬管的擴口縮口、 彎曲成
形等;德國學者 MGeiger 等將激光成形與其他加工
工序復合運用於汽車製造業 , 進行了汽車覆蓋件的
柔性校平和其他成形件的成形 , 而且對彎曲成形過
程進行計算機閉環控制 , 提高了成形精度。德國
Trumpf 公司於 1997 年開發了商品化激光成形多
用機床 Trumat ic L 3030。 相信隨著研究的不斷深入
以及其他相關技術的發展 , 激光成形技術將逐趨成
熟 ,進入實用化階段。
5 結束語
激光加工技術作為一種先進的加工工藝 , 在國
外各行業已得到了廣泛的應用 ,我國機械行業在 「九
五」期間也將其作為十大技術之一。國家自然科學
基金委也把激光加工工藝和激光加工設備的研究作
為重點研究項目進行資助 , 並明確指出其主要應用
領域應該在汽車製造業。模具作為一種工具 , 其生
產周期、質量和成本直接影響產品的製造過程和銷
售。而激光作為一種萬能加工工具 , 在減少模具制
造裝備 ,縮短模具製造周期 ,降低製造成本和保證模
具質量等方面具有很大的優勢。如何在實際生產中
應用激光加工技術來優化模具製造工藝 , 對傳統的
模具製造工藝進行改進和組合 , 需要我們做出不斷
的努力。
參 考 文 獻
1 陳大明 ,徐有容 . 模具鋼表面激光熔覆硬面合金層改性
研究.金屬熱處理 ,1998 , (1)
2 李懦荀 ,平雪良.連續激光強化模具刃口的工藝研究.電
加工 ,1995 , (6)
3 孫中發 . 我國激光產業發展對策.上海交通大學學報 ,
1997 , (10)
4 曹 能 ,馮 梅.激光加工技術在汽車工業中的應用 ,寶
鋼技術 ,1998 , (3)
5 管延錦 ,孫升.激光快速成形與製造技術及其在汽車工
業中的應用.汽車工藝與材料 ,1999 , (9)
6 A Domenico . 加工汽車車身部件的三維激光切割技術 .
機電信息 ,1999 , (6)
7 周建忠 ,袁國定.應用激光強化技術提高覆蓋件模具壽
命.模具工業 ,2000 , (4)
8 胡曉峰 . 基於數控激光切割的快速制模方法研究 . 江
蘇理工大學碩士論文 ,1997.
9 M Geiger ,F Voll tert sen. Flexible St raightening of
car Body Shells by laser .
10 Bob Trving. Welding Tailorde Blanks. Welding Jou-
rnal ,1995 , (8)
11 M Geiger . Synergy of laser Material Porcessing and
Metal Forming. Annals of t he CIRP ,1994 ,43(2)
12 H Arnet ,F Vollert sen. Extending Laset bending
for t he generation of convex shapes. Porc . Inst n.
Mech. Engrs. ,1995 , (209)
13 Trumf Lt d. The heat is on for laser profiler . Sheet
Metal Inst ries ,1997 , (1)