二氧化碳激光在工业领域的开发与应用

1引言二氧化碳激光器是目前具有高连续输出功率的激光器。它发展较早，商业产品更加成熟。它广泛用于各种领域，例如材料加工，医疗用途，军事武器和环境测量。在激光器的开发和应用中，较早地产生并应用了CO 2激光器。早在1970年代末，CO2激光器就直接从国外进口，从事工业加工和医疗应用。自1980年代后期以来，CO2激光器已被广泛引入并用于材料加工领域。近年来，尽管CO2激光加工设备越来越普及，但激光毕竟是一种新工具，激光加工技术也与传统加工方法不同。因此，在引入和使用CO 2激光器的过程中，工业上遇到了各种各样的问题。这些问题对许多制造商造成了许多问题。本文分析了CO2激光器在不同领域的应用现状和发展趋势，提出了CO2激光器在使用过程中经常遇到的一些问题。根据CO2激光器的功率水平，描述了其在各个行业中的应用现状和发展趋势。在此情况下，列出并分析了CO2激光器用户将面临的主要问题，并最终提出了CO2激光器应用前景的展望。 2.工业用CO2激光器的应用与发展为了更详细，完整地介绍CO2激光加工的应用现状，根据其使用成本，本文使用的激光器输出功率范围（小于200瓦，介于200瓦到200瓦之间）。 1600瓦和1600瓦以上）作为划分标准，逐一介绍其在各个领域的应用。 2.1低功率（小于200瓦）CO2激光器的应用早期进口和制造的CO2激光机都是小于200瓦的低功率激光器。主要用于电子行业（例如电阻制造，IC徽标），非金属加工行业（竹雕刻，服装，制鞋，珠宝制造等）以及一些医疗和研究单位。 CO2激光束通过光掩模传输并聚焦在IC或半导体组件上以进行标记。这种CO2激光器主要是TEA脉冲的。然而，随着对标记处理速度越来越快，对处理质量的要求越来越高以及固态激光器的迅速发展，最近引入的用于标牌处理的激光器已经逐渐被固态YAG激光器所取代。用空心铜模具覆盖要雕刻的非金属材料，然后使用CO2激光束在铜模具上快速扫描，以在材料上刻出复杂的图案。雕刻对象包括木材，丙烯酸，皮革，纸张等。此外，它还可用于雕刻所特有的手工艺品，例如竹雕，软木浮雕，贝壳浮雕等。近年来，它已转变为使用密封的CO2激光，直接用扫描振镜刻有少量礼品，以增加产品附加值。服装和鞋类行业一直领先于展会，这也是引进国外或自行生产的低功率CO2激光加工早期成功的典型例子。主要用途是用50瓦激光切割标记板和鞋模板来制作衣服。仅用于开发或少量多样的生产，因此数量有限。还有一些约150瓦特的CO2激光器直接用于皮革服装和皮革制品的生产。此外，计算机绣花行业使用激光与CCD采样配合使用，直接切掉绣在大张纸上的许多图案。但是，随着两个行业的发展和萎缩，CO2激光器在该领域的应用并未增加。使用低功率CO2激光切割薄的树皮以用于家具或装饰品上的装饰的趋势不断增加，主要是将造型设计和后端生产结合在一起，具有较高的附加值。由于国外CO2激光器的快速发展，低功率CO2激光器采用密封结构，质量越来越好。因此，除了上述加工业之外，在其他进口应用系统中还有许多此类CO2激光器。在穿孔方面，刻板印象在印刷工业中，快速成型，镜片的品牌化和陶瓷基板的加工，其应用潜力不小。输出功率低于200瓦的CO2激光足以切割非金属薄材料。除了上述制造商更常用的材料外，该行业中仍有许多特殊材料可以被激光加工取代，例如建筑业的丙烯酸模型。制作和婚礼相册封面的硬质图案具有体积小和复杂的特点，但是可以用CO2激光切割。切割云母片，切割防弹衣中的纤维布，切割尼龙安全带，以及其他特殊材料，例如：FRP，ABS，Teflon，石棉和橡胶等。使用激光加工的先例，只需要支付特殊费用即可。注意切割过程中产生的气体排放。 2.2中高功率（200瓦至1600瓦）CO2激光器的应用中高功率激光器是目前CO2激光加工设备的主流，主要用于钣金行业。在金带工业中，也有少量的机械工厂自己使用的生产设备。当前，近来引入了这些激光机的近三分之一，并且可以看出，这种功率CO 2激光器正处于快速增长阶段。中高功率CO2激光设备的主要应用是进行钣金切割，其中大多数以铸造形式进行。处理对象广泛，并且处理类型很多。下面介绍一些具有更多应用或特殊应用的示例。 2.2.1木刀模具行业使用CO2激光在木板上切割各种复杂的重复图案的凹槽，宽度约为0.6mm，然后安装锋利的刀片制成滚动工具，以切割所有包装纸箱，塑料注射成型，发泡胶器具和柔性电路板在生产过程中非常重要，其应用前景广阔。 2.2.2各种机器零件切割机的各个零件厚度超过一定厚度，或者形状更加复杂。实际上，激光加工可以代替传统的加工方法，尽管加工成本可能会更高（有些不一定），但可以节省大量的人力并提高产品质量。 2.2.3汽车钣金切割通过模压轧制形成的汽车钣金为三维形状，通常很难再加工。如果使用五轴CO2激光加工机切除边缘并挖掘内部孔，就足够了。显示了激光加工的优势。目前，中国有几家专门生产汽车维修用钣金的工厂，为此使用了进口的五轴CO2激光加工机。但是，这样的机器仍处于高价阶段。如果将来可以降低价格，许多国内制造商将推出这种加工机。 2.2.4计算机和电气机柜的钣金切割计算机机柜的钣金切割以及各种机器控制盒和机柜的钣金切割是最重要的处理对象。特别是某些产品的产量低，形状复杂，产品生命周期短且最难切割金属板切割，例如：电动玩具底盘，自动售货机底盘，配电盘等。打开，但是在更改产品设计之后，必须在成型的钣金上对其进行处理。 2.2.5特殊材料切割由于激光可用于非接触式切割，因此狭缝很窄且不影响周边材料，因此在广告和建筑行业中广泛用于切割镜面不锈钢或普通不锈钢。需要保持工件表面极其光滑的板材。 ，例如：招牌，雕塑，电梯控制面板，厨房用具，圆锯片，丙烯酸，弹簧垫片，2mm以下电子零件用铜板，一些金属网板，钢管，镀锡铁板，亚洲铅镀钢板，磷青铜，电木，薄铝合金，石英玻璃，硅橡胶，1mm以下的氧化铝陶瓷板，二氧化钛随着航天工业的发展，金属板材的加工对象变得越来越复杂，传统冲床的功能已无法满足要求，并且线切割的速度也越来越快太慢了。 CO2激光加工功能的不足可以弥补它们的不足，这也是2013年CO2激光加工机引进速度持续快速增长的主要原因。