工业CO2激光器的发展历程与综合应用(一) - boln的日志- 网易博客

工业CO2激光器的发展历程与综合应用 (一)

2010-04-03 09:14:54 阅读5 评论0 字号:

 

1、前言

     二氧化碳激光器是目前连续输出功率较高的一种激光,它发展较早,商业产品较为成熟,被广泛应用到材料加工、医疗使用、军事武器、环境量测等各个领域。在激光的发展和应用方面,CO2激光器的制作和应用较早也较多,早在1970年代末期,就有从国外直接进口CO2激光器,从事工业加工和医疗等应用。从80年代末期开始,CO2激光器被广泛引进并应用在在材料加工领域。

近年来CO2激光加工设备虽然渐趋普及,但激光毕竟是一种新的工具,激光加工技术亦不同于传统的加工方法,所以工业界在引进使用CO2激光器的过程中,曾经遇到各种各样的问题,给很多厂商造成不少困扰。本文针对CO2激光器在不同领域的应用状况及其演变作以分析,并提出在使用CO2激光器过程中,常面临的一些问题,按照CO2激光器功率大小分类,阐述其在各个产业上的应用状况及演变情况,列举CO2激光应用者会面对的主要问题并加以分析,{zh1}对CO2激光应用的未来提出展望。

 

2. 工业CO2激光应用与发展

为了比较详细完整的介绍CO2激光加工的应用状况,按其使用成本,本文以激光输出功率范围(小于200瓦,介于200到1600瓦间和大于1600瓦以上)作为划分标准,逐一介绍它在各个领域的应用情况。

2.1低功率(小于200瓦)CO2激光的应用

早期进口和制造的CO2激光机器,均为小于200瓦的低功率激光器。主要为电子工业(如电阻制造、IC标志)、非金属加工业(竹木雕、服饰、制鞋、饰品制造等)和部份医疗和研究单位所使用。

将CO2激光束透过一个光罩,聚焦于IC或半导体组件上作标志,这种CO2激光主要皆为TEA脉冲式。但随着标志加工速度的要求越来越快,加工品质的要求越来越高,以及固体激光的快速发展,最近新引进的标志加工用激光,已逐渐被固体的YAG激光所取代。

用镂空的铜模罩住要雕刻的非金属材料,然后用CO2激光束在铜模上作快速扫瞄,即可在该材料上雕刻出复杂的图案。雕刻对象为木材、压克力、皮革和纸张等,另外也可以应用到雕刻特有的手工艺品,如竹片雕刻、软木浮雕、贝壳浮雕等。最近几年已转型用密封式CO2激光,直接以扫瞄振镜作少量多变化的礼品雕刻,以提高产品的附加价值。

成衣和制鞋业曾经xx风骚十数年,也是引进国外或采用自产的低功率CO2激光加工较早的成功典型,主要是以50瓦激光来裁切制衣服用的马克板和鞋子样板,仅用于开发或少量多样的生产,故数量有限。也有少数150瓦左右的CO2激光直接作皮衣、皮件等生产用。另外计算机刺绣业有以激光配合CCD取样,直接将刺绣在一大张上的众多图案一一裁下。但是随着两种产业的外移和萎缩,CO2激光器在这方面的应用也没有增加。而采用低功率CO2激光来裁切家具或饰品上的装潢用薄树皮持续增长,主要结合造型设计和后段生产,附加价值较高。

由于国外CO2激光的发展很快,小功率的CO2激光采用密封式结构,且品质越来越好,因此,除了上述加工业外,进口的其它应用系统里也有许多此类的CO2激光器,用在穿孔、印刷业刻板、快速成型、镜片上打商标和陶瓷基板加工等方面,其应用潜力不小。

输出200瓦以下的CO2激光器在一些非金属薄材料切割方面绰绰有余,除上述业者较常使用外,其实仍有很多产业界的特殊材料皆可考虑以激光加工取代,如建筑业的压克力模型制作,结婚相簿封面的硬版图样,其特点是是小而复杂,但均可以CO2激光来作裁切。云母薄板的裁切﹑xxx内纤维布的裁切﹑耐龙安全带的裁切,还有其它一些特殊材料如:FRP、ABS、特弗龙、石棉和橡胶等的裁切,国外都有采用激光加工的先例,只是需要特别注意切割时所产生气体的排放问题。

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