激光打标用什么材料做模具

『壹』 各波长激光适合加工的详细材料种类（越详细越好） 常见材料（种类越多越好）在各波长的吸收率

楼主，您好！
你问的第二个问题我回答有难度，但第一个和第三个问题还可以帮点忙。
首先说一下激光的种类：
目前的应用的激光有：固体激光、半导体激光、液体激光、气体激光。
固体激光有：
红宝石 波长：0.69μm 用于开孔
YAG 波长：1.06 开孔，切割，焊接
半导体激光：
GaAS 波长：0.6-1.6 用于通信、测量，信息处理

InGaAsP 表面处理
液体激光：
色素激光 波长：0.4-0.7 分光、测量
气体激光：
HE-NE激光 0.63 测量等
Co2激光 10.6μm 开孔、切割、焊接

扯得有点远了哈，其实目前用于激光切割，打标等的就YAG和CO2激光，这两种激光在切割，打标，开孔，雕刻等可以对应几乎所有材料（包括金属和非金属，只是对应不同材料的加工参数和能力不一样，从木头，皮革，有机玻玻璃等非金属到碳钢、不锈钢、铝、铜、金等都能加工）
当然YAG的激光主要用于打标、雕刻和非金属的切割。CO2偏向于切割和焊接，特别是金属厚板的切割。
以上基本回话了第一，第三个问题，

各种材料在各波长的吸收率让我来排序我是排得出来的。但我没有具体的数据。
比如金属：碳钢＞不锈钢 ＞铝 ＞铜

『贰』 激光打码标签有什么特点

可对决大多数金属和非金属材料进行加工。激光是以非机械式的刀具进行加工，对材料不产生机械挤压或机械应力，无“刀具”磨损，无毒，很少造成环境污染。激光束很细，使被加工材料的消耗很小。加工时，不会像电子束轰击等加工方法那样产生X射线，也不会受电场和磁场的干扰。操作简单，使用微机数控技术能实现自动化加工，能用于生产线上对零部件进行高速度高效率地加工，能作为柔性加工系统中的一部分。使用精密工作台能进行精细微加工。使用显微或摄像系统，能对被加工表面状况进行观察或监控。可穿过透光物质（如石英、玻璃），对其内部零部件进行加工。可以利用棱镜、反射镜系统（对于Nd：YAG激光器还能用光纤导光系统）将光束聚集到工件的内表面或倾斜表面上进行加工。能标记条形码、数字、字符、图案等标志。这些标志的线宽可小到12mm、线深度可达10mm以下，故能对“毫米级”尺寸大小的零件表面进行标记。

『叁』 激光焊接和打标加工在模具行业的应用有哪些

通发激光为您解答：
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。
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。
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。
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1.06μm。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10.6μm。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。

『肆』 什么是激光打标机激光打标机具体有哪些应用

您好，很高兴为你回到：

第一、激光打标机是利用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。

打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。

第二、激光打标机具体应用行业有很多，具体如下：

1、汽车机械行业：轴承、钢套、活塞环、发动机、车辆标牌及机床等；
2、电子通讯行业：手机、键盘、电子元器件、家电面板、光缆、电缆等；
3、五金器材行业：工具、量具、刃具、卫浴洁具、餐具、制锁、刀剪、医用器械、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、相片、皮包、皮带、笔及笔盒、收藏器、艺术品等；
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、化妆品等内外包装、金属瓶盖、家具装饰，饰扣标牌，塑胶制品。

第三、使用激光打标机的好处有：

1、永久性：如打标标记不会因环境关系（触摸、酸性及减性气体、高温、低温等）而消退。

2、防伪性：采用激光打标技术雕刻出的标记不轻易仿制和更改，在一定程度上具有很强的防伪性。

3、非接触性：激光打标是以非机械式的"光刀"进行加工，可在任何规则或不规则表面打印标记，且打标后工件不会产生内应力，保证工件的原有精度。对工作表面不产生腐蚀，无"刀具"磨损、无毒害、无污染。

4、适用性广：用激光做加工手段，可以对多种金属、非金属材料（铝、铜、铁、木制品等）加工。

5、雕刻精度高：激光打标机雕刻的物品图纹精细，最小线宽可达0.04mm。标记清楚、持久、美观。激光印标能满足在极小的塑料制件上印制大量数据的需要。例如，可印制要求更精确，清楚度更高的二维条码，与压印或喷射打标方式相比，有更强的市场竞争力。

6、运行本钱低：打标速度快且标记一次成型，能耗小，因而运行本钱低。固然激光打标机的设备投资比传统标记设备大，但从运行本钱而言，使用激光打标机要低得多。举例说明：①塑封三极管打标：激光打标机工作速度为10个/秒，若设备折旧以5年计算，打标用度为0.00048元/个。假如使用移印机，其综合运行本钱约为0.002元/个，甚至更高。②轴承表面打标：若轴承三等分打字，总共18个4号字，采用振镜式打标机，以氪灯灯管的使用寿命为700小时计算，则每个轴承的打标综合本钱为 0.00915元。电腐蚀刻字的本钱约为0.015元/个。以年产量400万套轴承计算，仅打标一项，1年最少可以降低本钱约6.5万元。

7、加工效率高：计算机控制下的激光光束可以高速移动(速度达5～7米/秒)，打标过程可在数秒内完成。

8、 开发速度快：由于激光技术和计算机技术的结合，用户只要在计算机上编程即可实现激光打印输出，并可随时变换打印设计，从根本上替换了传统的模具制作过程，为缩短产品升级换代周期和柔性生产提供了便利工具。

『伍』 co2激光打标机能打些什么材料

主要是些非金属材质的。

『陆』 跪求模具毕业论文！！！题目为：浅谈激光在模具制造中的应用！求高人指教！！！

随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低闹匾�曛荆�⒃诤艽蟪潭壬暇龆ㄆ笠档纳�婵占洹?/P>
近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。
以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。
例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。
虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。
未来冲压模具制造技术发展趋势��
模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：
(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术�
模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。
(2)高速铣削加工
国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。
(3)模具扫描及数字化系统�
高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。
(4)电火花铣削加工�
电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。�
(5)提高模具标准化程度�
我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。
(6)优质材料及先进表面处理技术�
选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。
(7)模具研磨抛光将自动化、智能化�
模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。�
(8)模具自动加工系统的发展�
这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。

『柒』 不锈钢做激光打标效果好还是丝印效果好

激光打标机作为新兴的标识设备，逐渐呈现出越来越优秀的性能品质，特别是光纤激光打标机，在各行各业中的应用逐年增多，在金属行业中表现的尤为突出。

从行业上来说，光纤激光打标机广泛适用于集成电路芯片、电脑配件、工业轴承、钟表、电子及通讯产品、航天航空器件、各种汽车零件、家电、五金工具、模具、电线电缆、食品包装、首饰、烟草以及军事等众多领域图形和文字的标记，以及大批量生产线作业。

总的来说，光纤激光打标机在各行各业的应用非常的广泛，只要是需要打标识的地方都可能用到，光纤激光打标机以其低廉的造价和使用成本，高效的生产能力，以及强大的功能深得各行各业的喜爱，相信在不久的将来，光纤激光打标机会被更多行业甚至是普通大众所接受和应用。

『捌』 主要用于模具打标，用哪种激光打标机好点，东莞买大概要多少钱

打模具的话用半导体激光打标机就可以了，价格也始终。RT-DP50半导体激光打标机光束质量高，出光模式好，光功率稳定，寿命达13000小时，性能价格比极高，耗材成本低，性能稳定，主要用于金属、合金及氧化物，ABS、环氧树脂、油墨、IC陶瓷等材料打标。
DP半导体侧泵激光打标机又常称为半导体侧面泵浦YAG激光打标机或二极管侧面泵浦YAG激光打标机，半导体打标机是使用波长为 808nm 半导体激光二极管泵浦 Nd: YAG 介质，使介质产生大量的反转粒子在Q开关的作用下形成波长1064nm 的巨脉冲激光输出，电光转换效率高。激光束通过电脑控制振镜改变激光束光路实现自动打标。进一步需要了解的可以q我。qq：643472188

『玖』 激光打标机怎么在金属模具上打标

金属模具打标，是指在金属材质产品的表面，通过高密度、高能激光束进行图形、文字打标的工艺，较常见的 是在不锈钢、碳钢、铜、铝、合金等各种金属材料上进行打标加工。

『拾』 求“浅谈激光加工技术在模具制造中的应用”的毕业论文。。

《模具工业》2001. No . 4 总 242 40
激 光 加 工 技 术 在 模 具 制 造 中 的 应 用
江苏理工大学(江苏镇江 212013) 张 莹 周建忠 戴亚春
[摘要]随着激光加工技术的日趋成熟和工业用大功率激光设备价格的逐渐下降 ,给产品和
模具的制造工艺带来了新的变革 ,在模具制造、 模具表面强化与维修、 取代模具等 3个方面 ,就
激光优化模具制造工艺作了较为详细的分析和探讨。
关键词 模具 激光 工艺优化
[ 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
激烈的市场竞争使制造企业对快速响应市场
需求和一次制造成功等要求日益迫切。而在常规制
造系统中 , 产品生产所需大量模具的设计、制造和
装配调试不仅耗费大量资金 , 更严重的是延长了产
品生产的准备时间 , 从而延长了新产品开发周期 ,
形成制造过程中的瓶颈。因此 , 如何快速有效地制
造出高质量、低成本的模具及产品 , 就成为人们不
断探索的课题。随着激光加工技术的日趋成熟和工
业用大功率激光器设备价格的下降 , 给产品和模具
制造工艺带来了重大变革。本文在模具制造、模具
表面强化与维修、取代模具等 3个方面 , 就激光加
工在模具制造中的应用作一些探讨。
2 模具制造
2. 1 模具的激光叠加制造
1982年 ,日本东京大学的中川教授等人提出用
薄片叠加法制造拉伸模 , 1985年 , 美国加州某公司
推出了模具的激光叠加制造法 , 并获得专利 , 其工
艺流程见图 1 ,原理为将激光切割的多层薄板叠加 ,
并使其形状逐渐发生变化 , 最终获得所需的模具立
体几何形状。日本在冲模的激光叠加制造方面已达
到实用阶段 ,所制的凸、 凹模质量高 ,加工尺寸精度
— — —— — —— — —— — —— — —— — ——
收稿日期:2000年8月10日
已达 ±0. 01mm ,切割厚度为 12mm。 经激光切割后 ,
在切口表面形成深 0. 1～0. 2mm、 硬度为 800HV 的
硬化层 ,用来冲裁 1mm 厚的钢板 ,单凭自冷硬化层
就可冲压 10 000 件 , 如在激光切割后再经火焰淬
火 ,则可冲压 3～5万件。 由于各薄板间的连接简单 ,
故用叠加法制作冲模 ,成本可降低一半 ,生产周期大
大缩短。用来制造复合模、落料模和级进模等都取
得了显著的经济效益。
图 1 激光叠加模具制造工艺流程
由模具 CAD 和激光切割相结合构成一个完整
的模具 CAD/ CAM 系统 ,实现板料切割的 FMS ,适
用于多品种小批量生产。用激光切割的薄板来叠加
合成任意三维曲面的制造系统 , 不仅为在塑性加工
和模具领域中实行 FMS 提供了思路 , 而且对于内
部结构复杂的模具制造 ,如型孔、 中孔体及复杂的冷
却管道等 ,也是快速而经济的制造模具的有效方法 ,
并且能带动其他技术如固相扩散等的发展。
2. 2 快速模具制造
模具 CAD
三维设计
二维外形
NC 程序
激光
切割
去除
梯级
创层面
精加工
成形
模具
装
配
薄片
连结
精加工
NC 程序
模 具 制 造 技 术《模具工业》2001. No . 4 总 242 41
快速成型制造技术(RPM)是 80年代后期出现
的一项制造技术 , 目前 RPM 技术已发展了十几种
工艺方法。基于 RPM 技术快速制造模具的方法多
为间接制模法 , 即利用 RPM 原型间接地翻制模
具。
(1) 软质简易模具 (如汽车覆盖件模具) 的制
作。采用硅橡胶、低熔点合金等将原型准确复制成
模具 , 或对原型表面用金属喷涂法或物理蒸发沉积
法镀上一层熔点极低的合金来制作模具。这些简易
模具的寿命为 50～5 000件 ,由于其制造成本低 ,制
作周期短 , 特别适用于产品试制阶段的小批量生
产。
(2) 钢质模具制作。RPM 原型 — — — 三维砂轮
— — — 整体石墨电极 — — — 钢模 ,一个中等大小、 较为复
杂的电极一般 4～8h 即可完成。 美国福特汽车公司
用此技术制造汽车覆盖件模具取得了满意的效果 ,
与传统机械加工制作模具相比 , 快速模具制造省去
了耗时、 昂贵的 CNC加工 ,加工成本及周期大大降
低 ,具有广阔的应用前景。
3 模具表面强化与修复
为提高模具的使用寿命 , 常常需对模具表面进
行强化处理。常用的模具表面强化处理工艺有化学
处理 (如渗碳、 碳氮共渗等) 、 表层复合处理 (如堆
焊、 热喷涂、 电火花表面强化、 PVD 和 CVD 等) 以
及表面加工强化处理(如喷丸等) 。这些方法大多工
艺较为复杂 , 处理周期较长 , 且处理后存在较大的
变形。采用激光技术来强化和修复模具 , 具有柔性
大 , 表面硬度高 , 工艺周期短 , 工作环境洁净等优
点 ,因此具有很强的生命力。
3. 1 激光相变硬化
激光相变硬化 (激光淬火) 是利用激光辐照到
金属表面 , 使其表面以很高的升温速度达到相变温
度 (但低于熔化温度) 而形成奥氏体 ,当激光束离开
后 , 利用金属表面本身热传导而发生自淬火 , 使金
属表面发生马氏体转变 , 形成硬度高、抗磨损的表
层 , 从而使金属表面得到强化。所用设备为三轴联
动的数控激光加工机。
影响激光强化的主要因素有激光功率、光斑尺
寸和扫描速度。在强化过程中要对这些参数进行优
化 , 并对具体材料选择合适的激光处理参数。对于
CrWMn、 Cr12MoV、 Cr12、 T10A 及 Cr-Mo 铸铁等
的常用模具材料 , 在激光处理后 , 其组织性能较常
规热处理普遍改善。 例如 ,CrWMn 钢在常规加热时
易在奥氏体晶界上形成网状的二次碳化物 , 显著增
加工件脆性 ,降低冲击韧性 ,使用在模具刃口或关键
部位寿命较低。采用激光淬火后可获得细马氏体和
弥散分布的碳化物颗粒 ,清除网状 ,并获得最大硬化
层深度以及最大硬度 1 017. 2HV。Cr12MoV 钢激
光淬火后的硬度、抗塑性变形和抗粘磨损能力均较
常规热处理有所提高。对 T8A 钢制造的凸模和
Cr12Mo 钢制造的凹模 ,激光硬化深 0. 12mm ,硬度
1 200HV , 寿命提高 4～6倍 , 既由冲压 2万件提高
到 10～14万件。 对于 T10钢 ,激光淬火后可获得硬
度 1 024HV、 深 0. 55mm 的硬化层;对于 Cr12 ,激光
淬火后可获得硬度 1 000HV、 深 0. 4mm 的硬化层 ,
使用寿命均得到了较大的提高。
3. 2 激光涂覆
激光涂覆是用激光在基体表面覆盖一层薄的具
有一定性能的涂覆材料 , 这类材料可以是金属或合
金 ,也可以是非金属 ,还可以是化合物及其混合物。
在涂覆过程中 , 涂覆层在激光作用下与基体表面通
过熔合迅速结合在一起。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上不变
化 , 基体的成分基本上不进入涂层内。激光涂覆工
艺实用的材料范围很广 , 正在研究的母体材料有低
碳钢、 合金钢、 铸铁、 镍铬钛耐热合金等 ,研究的添加
材料有钴基合金、 铁基合金和镍基合金等。
采用激光技术在有送粉器的 2kW CO2 激光器
上 , 对 4Cr5MoV1Si 钢基体表面涂覆一层由镍基高
温合金和 WC + W2C 粒子组成的高温耐磨合金粉
末 ,在激光功率 P = 1 500W ,送粉量为 10g/ min ,工
件移动速度为 2～3mm/ s 条件下 ,获得多道搭接的
大面积高温耐磨合金。 在试验温度为 600℃ 时 ,硬度
为 550～580HV0 .2 ; 在温度为 950℃时 , 硬度为
100～200HV0 .2。 可见在 1 000℃ 左右高温下 ,涂覆层
仍有很高的强硬性 , 是较理想的高温模具耐磨合
金。另外 , 采用激光涂覆方法来修复已磨损的冲模
及拉伸模等 ,可大大延长模具的使用寿命 ,降低模具
的使用成本。
3. 3 激光堆焊
对于一些汽车覆盖件冲裁修边模具 , 为提高使
用寿命 ,节省优质模具材料 ,刃口往往采用在较差的
基体材料上堆焊一层性能优异的合金。 过去 ,堆焊大
多采用人工氧 — 乙炔火焰堆焊法 ,这种方法虽然设备《模具工业》2001. No . 4 总 242 42
费用低 ,但功率密度不高(10
2
～10
3
W/ cm 2
) ,且难以
进行精确控制 , 因而堆焊质量和生产率都较低。70
年代以来 , 开发成功了等离子粉末堆焊技术 , 由于
其具有较高的功率密度且控制性能也较好 , 因而得
到了广泛的应用。但等离子堆焊存在着电极寿命
短、 堆焊层母材稀释率较高等问题。80年代以来出
现的激光堆焊法与使用同一材料的氧 —乙炔火焰
堆焊法相比 ,激光堆焊层组织细微、 致密 ,不良品率
仅为前者的 1/ 10。激光堆焊的速度快 ,生产率比氧
— 乙炔火焰堆焊高 1. 75倍 , 而堆焊的材料使用量
仅为其 1/ 2。而且激光堆焊层的室温硬度比氧 — 乙
炔火焰堆焊的高 50HV 左右。 激光堆焊质量与激光
的光束模式、 功率及堆焊速度等因素有关。
4 激光加工替代模具冲压加工
4. 1 激光切割替代薄板件的冲裁模
激光切割替代钣金件及汽车车身制造中的冲
裁修边模大有可为。三维激光切割技术 , 由于其本
身具有加工灵活和保证质量的特性 , 在 80 年代就
开始在汽车车身制造中应用。切割时只需用平直的
支撑块来支撑工件 , 因此夹具的制作不仅成本低而
且快速。由于与 CAD/ CAM 技术相结合 ,切割过程
易于控制 , 可实现连续生产和并行加工 , 从而实现
高效率的切割生产。
切割板材所使用的激光器主要有两大类 , 即
CO2 激光器和 Nd : YA G激光器 ,功率为 100～1 500
W , 因为功率小于 1 500W 的激光器其振动模式为
单模 , 切缝宽度为 0. 1～0. 2mm , 切割面也很整洁 ,
而输出功率大于 1 500W 时激光器的振动模式为多
模 , 割缝宽度近 1mm , 切割面质量较差。因 Nd :
YA G的激光可通过光导纤维输送 , 比较灵活方便 ,
适用于机器人手执激光喷嘴配程序控制进行精确
操作 , 因此在三维切割时大多采用。影响激光切割
工件质量的主要因素有切割速度、焦点位置、辅助
气体压力、 激光输出功率及模式。
美国福特和通用汽车公司以及日本的丰田、日
产等汽车公司 , 在汽车生产线上普遍采用激光切割
技术 , 它不必采用各种规格的金属模具 , 除了快速
方便地切割各种不同形状的坯料外 , 还用来大量切
割加工因规格不同需要更改的零件安装孔位置 , 如
汽车标志灯、 车架、 车身两侧装饰线等。通用汽车公
司生产的卡车仅车门就有直径为 <2. 8～<39mm 的
20种孔 , 公司采用 Rofin- Sinar 的 500W 激光器通
过光纤连接到装在机械手的焊头上 , 用以切割这些
孔 ,1min 就完成一扇门开孔的加工 ,孔边缘光滑 ,背
面平整 。<2. 8mm 孔的公差为 0. 03～0. 08mm ,
<12mm 孔的公差为 - 0. 25mm～ + 0. 03mm。该公
司生产的卡车和客车有 89 种孔径和孔位配置不同
的底盘 ,经过优化设计 ,现在只需要冲压 5种不同的
底盘 ,然后再由激光切割出配置不同的孔 ,简化了工
艺 ,提高了效率 ,降低了成本。
我国自然科学基金委在 1997 年把大功率 CO2
及 YA G激光三维焊接和切割理论与技术作为重点
项目进行资助 , 国家产学研激光技术中心的课题组
成员对此进行了系统的研究 , 为在我国汽车车身制
造业中应用三维激光立体加工技术做出了很大贡
献。该中心为一汽轿车公司、宝山钢铁公司等国有
大型企业的技术改造开展了重大工程项目攻关 , 其
中开发红旗加长型轿车覆盖件的三维激光制造工艺
技术 , 在我国轿车生产中是首次采用。在汽车用薄
厚钢板激光大拼板拼接工艺试验研究中首次采用了
激光切割替代精裁工艺技术 , 取得了较好的技术经
济效果。三维激光切割在车身装配后的加工也十分
有用 ,例如开行李架固定孔、 顶盖滑轨孔、 天线安装
孔、修改车轮挡泥板形状等。在新车试制中用于切
割轮廓和修正 ,既缩短了试制周期又节省了模具 ,充
分体现出采用激光切割加工的优点。
4. 2 激光打标替代冲模打标
企业在其生产的零部件上常常需要打上企业自
己的标志或特定的符号与数字 , 以往的方法是使用
冲模打标或用铸模成型 , 打标质量不高。采用数控
激光机打标不仅速度快 , 而且克服了冲模打标中常
见的毛边、尖锐的边缘和畸变。由于采用计算机控
制 , 因此可以打出任意复杂的图案 , 省去了模具设
计、 制造及调试等环节 ,大大缩短了产品的开发制造
周期 , 同时也降低了成本。因激光打标机所需功率
小 ,成本低 ,打出的标记美观、 漂亮 ,现已为大多数企
业所采用。
4. 3 激光成形替代弯曲模成形
金属板料的激光成形技术是一种利用聚焦光束
以一定的速度扫描金属板料表面 (扫描速度应足够
快以防止表面熔化) ,使热作用区内的材料产生明显
的温度梯度 ,导致非均匀分布的热应力 ,从而使板料
塑性变形的方法。与常规成形方法相比 , 激光成形《模具工业》2001. No . 4 总 242 43
具有许多优点: ① 属于无模成形 ,生产周期短 ,柔性
大 , 可不受加工环境限制 , 通过优化激光加工工艺
参数 , 精确控制热作用区域以及热应力的分布 , 将
板料无模成形; ② 因其是一种仅靠热应力而不用模
具使板料变形的塑性加工方法 , 因此属无外力成
形; ③ 为非接触式成形 ,所以不存在模具制作、 磨损
和润滑等问题 ,也不存在贴模、 回弹现象 ,成形精度
高; ④ 可使板料通过复合成形得到形状复杂的异形
件(如球形件、 锥形件和抛物形件等) 。
激光成形机理的实质就是弯曲机理。当激光加
热板料时 , 一方面在激光作用区及其周围产生热应
力 , 同时降低了被加热区域板料的屈服极根 , 从而
使热应力作用区的热态材料产生非均匀的塑性变
形 ,实现板料的弯曲成形。试验表明 ,激光每扫描一
道次 ,金属板料可弯曲 1° ～5° ,不同的扫描轨迹和工
艺参数组合能够产生不同的成形效果和不同程度
的变形量 , 即可得到各种复杂形状的工件。图 2表
示在工艺参数为激光速功率 1. 5kW , 激光束直径
5. 4mm , 材料 SUS304 , 厚 1mm , 碳涂覆面的条件
下 ,激光扫面速度与材料弯曲角之间的变化关系。
图 2 激光扫描速度对弯曲角的影响
现在世界上许多国家都投入较大的人力、物力
对激光成形技术进行专项研究 , 在某些领域现已开
始了初步的工业应用。波兰基础技术研究所的
HFrackiewicz 教授利用激光成形先后制造出了筒
形件、 球形件、 波纹管和金属管的扩口缩口、 弯曲成
形等;德国学者 MGeiger 等将激光成形与其他加工
工序复合运用于汽车制造业 , 进行了汽车覆盖件的
柔性校平和其他成形件的成形 , 而且对弯曲成形过
程进行计算机闭环控制 , 提高了成形精度。德国
Trumpf 公司于 1997 年开发了商品化激光成形多
用机床 Trumat ic L 3030。 相信随着研究的不断深入
以及其他相关技术的发展 , 激光成形技术将逐趋成
熟 ,进入实用化阶段。
5 结束语
激光加工技术作为一种先进的加工工艺 , 在国
外各行业已得到了广泛的应用 ,我国机械行业在 “九
五”期间也将其作为十大技术之一。国家自然科学
基金委也把激光加工工艺和激光加工设备的研究作
为重点研究项目进行资助 , 并明确指出其主要应用
领域应该在汽车制造业。模具作为一种工具 , 其生
产周期、质量和成本直接影响产品的制造过程和销
售。而激光作为一种万能加工工具 , 在减少模具制
造装备 ,缩短模具制造周期 ,降低制造成本和保证模
具质量等方面具有很大的优势。如何在实际生产中
应用激光加工技术来优化模具制造工艺 , 对传统的
模具制造工艺进行改进和组合 , 需要我们做出不断
的努力。
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