鋯合金常用在那些需要對高溫和腐蝕有很高抵御性的應(yīng)用,因為鋯在耐高溫耐腐蝕性能方面相比于鋼或鋁合金要強大很多。它小到可以用作實驗室的坩堝,大到用作航天飛船或核反應(yīng)堆的部件,因此經(jīng)常需要在鋯合金上進行打標。而CO2激光器則非常適合于在鋯材料上進行打標,打上零件編號、條形碼或其他產(chǎn)品信息等。
對于這一應(yīng)用,我們使用Synrad 60W的激光器在鋯合金桿上打上商標和編號,激光器配備有FH Flyer打標頭、125 mm HP(高放大率)聚焦鏡和Synrad專業(yè)的WinMark Pro打標軟件。這樣可得到180 mm (0.007")的光斑大小,因為高清晰度的標識需要大功率密度的激光來打標。
標識文件由兩部分組成,一個5.1 mm (0.20")高的Arial字體的商標,和一個3.8 mm (0.15")高Simple 字體的序列信息。打商標時的激光功率設(shè)置為60 W,速度為305 毫米每秒(12 in/sec),且Filled Font Resolution屬性需設(shè)為300;打序列號時功率同樣為60W,速度則為152 mm/sec (6 IPS)。
打標效果如上圖所示,每個部件所用時間為1.92秒,標識清晰明確、對比度高。雖然這種材料具有優(yōu)越的耐高溫和耐腐蝕特性,但打標速度卻比鋼材料要來得快。在此次測試中,我們60W激光器的打標速度比鋼打標快一倍,而呈現(xiàn)出的打標效果卻有過之而無不及。
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),俗稱亞克力或有機玻璃,是一種極為透明的熱塑性塑料,可被加工為Plexiglas®(樹脂玻璃)和Lucite®(透明合成樹脂)。粘合或焊接PMMA通常是使用化學(xué)試劑(如二氯甲烷或氰基丙烯酸鹽粘合劑等)、超聲波焊接機或CO2激光器。在以上三者之中,激光加工的靈活程度最高,能有效控制焊接寬度、深度和路徑。
在這一應(yīng)用中,我們將可旋轉(zhuǎn)夾具夾住兩片1.14 mm (0.045")厚的PMMA圓片。由于傳統(tǒng)的激光焊接加工不需要引入其他的材料來填補片與片之間的空隙,因此合適的位置擺放就成了焊接質(zhì)量是否優(yōu)秀、機械結(jié)合是否緊密的關(guān)鍵。
我們的光束傳輸由63.5mm (2.5")焦距的透鏡被固定在一個轉(zhuǎn)盤上,轉(zhuǎn)盤以100轉(zhuǎn)每分鐘(RPM)的速度旋轉(zhuǎn),正彎月透鏡可提供100微米(0.004")的光斑和1.8 mm (0.07")的焦深;然而在這種情況下,我們調(diào)節(jié)Z軸并使光束散焦到客戶指定的直徑0.51 mm (0.02")。另外我們使用潔凈干燥的0.7 bar (10 PSI)的氣體作為焊接輔助氣體。
亞克力樣品的轉(zhuǎn)速和直徑轉(zhuǎn)換成焊接速度是37.7米每分鐘(1484"/min)。為了獲得理想的焊接效果,我們使用60W的激光功率,焊接過程中圓片要旋轉(zhuǎn)5圈,這樣每片所花費的時間是3.0秒。
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