激光和水的結(jié)合-水刀激光切割技術(shù)

  水刀引導(dǎo)式激光器是激光器技術(shù)和水流技術(shù)的混合技術(shù)。在這個(gè)獨(dú)y無二的激光切割工藝中，一個(gè)纖幼線狀水刀被用作光波導(dǎo)，以使高功率激光射在工件上。與傳統(tǒng)激光切割工藝相比，這種方法的主要優(yōu)勢(shì)在于：（1）平行的側(cè)壁；（2）工件的低熱量輸入，歸功于工件在激光脈沖之間的冷卻恰好發(fā)生在它之前被加熱的位置；（3）熔融金屬及時(shí)排出，歸功于水刀的高動(dòng)量。相比與鋸切，這種技術(shù)切割金屬可以達(dá)到無毛刺效果，施加在工件上的機(jī)械壓力也小得多。  

水刀引導(dǎo)激光切割系統(tǒng)的圖示見圖1，其中使用的水刀是5至50兆帕的純?nèi)ルx子水和過濾水。噴嘴是由藍(lán)寶石或鉆石制成，以確保能夠產(chǎn)生長(zhǎng)而穩(wěn)定的水刀。激光束，通過光纖由激光器傳出，被校準(zhǔn)，經(jīng)過擴(kuò)束器，然后集中穿過一個(gè)石英窗口，進(jìn)入噴嘴。耦合單元和平常的光纖耦合單元類似，只除了噴嘴里的光亮度分布是平頂?shù)模覜]有高斯分布。當(dāng)激光進(jìn)入水刀中，光在空氣和水的接口處發(fā)生完全內(nèi)反。  

在切割過程中，工件被固定在一個(gè)CNC工作臺(tái)上，在水刀引導(dǎo)的激光束下朝著一個(gè)方向移動(dòng)。光頭沿著與之垂直的方向移動(dòng)，只有在為了適應(yīng)不同水壓下的不同噴嘴尺寸的各種工作距離時(shí)，才有必要變動(dòng)工作臺(tái)和工件之間的距離。在切割過程中不會(huì)變動(dòng)。  

五年多以來，這一工具已經(jīng)在很多加工方面得到應(yīng)用。在這期間，與傳統(tǒng)激光切割技術(shù)相比，LMJ水刀引導(dǎo)激光器在工業(yè)應(yīng)用方面顯示出各種各樣的優(yōu)勢(shì)。  

通常，LMJ技術(shù)使用固體Nd:YAG紅外激光器（1064nm,50-200W）。紅外水刀引導(dǎo)激光器應(yīng)用在硅、陶瓷和硬金屬、立方氮化硼、錳鋅系磁芯以及金屬薄膜上有很高的效率。使用這一類型的激光器可獲得優(yōu)于磨鋸方法8倍的切割速度。LMJ系統(tǒng)在諸如GaAs、GaN以及銅這樣的脆而難以機(jī)械加工的材料上具有很高的效率。

   這些材料對(duì)于去離子水的接觸不敏感。所有的半導(dǎo)體產(chǎn)品都是通過平版印刷以及濕蝕刻加工生產(chǎn)的，并且經(jīng)常和去離子水以及含水的方法接觸。所以在這些材料的切割過程中，水的參與是完全可以的。  

   因?yàn)榫G光（532nm）的吸收系數(shù)比紅外光稍少，我們做了一個(gè)試驗(yàn)，用200W的綠光激光器，看看在獲得和紅外激光器相同的切割質(zhì)量的情況下是否能夠得到更快的速度。結(jié)果是正面的，200W的綠光激光器完全可以輕易得到更高的速度，特別在半導(dǎo)體工業(yè)，水刀激光器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)能夠轉(zhuǎn)化為無碎片、無毛刺以及無破損角，甚至像75微米的芯片那么薄也沒問題。  

   迄今為止，這項(xiàng)技術(shù)僅僅使用了紅外和綠光激光器。從而材料適用的范圍限制在對(duì)這些波長(zhǎng)有充足吸收率的材料中。所以，切割透明材料（玻璃、鉆石、藍(lán)寶石、透明聚合物）是很難的，甚至是不可能的。紫外光在透明材料中有更好的吸收率，所以一個(gè)適用紫外激光的設(shè)想在微噴射技術(shù)領(lǐng)域被提出。  

動(dòng)態(tài)聚焦激光打標(biāo)機(jī)動(dòng)態(tài)聚焦激光打標(biāo)機(jī)動(dòng)態(tài)聚焦激光打標(biāo)機(jī)動(dòng)態(tài)聚焦激光打標(biāo)機(jī)

包裝行業(yè)采用激光打標(biāo)機(jī)與油墨噴碼機(jī)的比較

     包裝產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于食品、飲料、醫(yī)療衛(wèi)生、化工等行業(yè)和產(chǎn)品，包裝種類也可以分為很多種：包裝箱、包裝盒、包裝袋、包裝瓶、包裝罐等等。從包裝標(biāo)識(shí)的外部信息，可以得知產(chǎn)品成份、生產(chǎn)日期、來源地等相關(guān)信息。標(biāo)記被打印到外包裝上有幾種技術(shù)手段，油墨噴碼技術(shù)和激光標(biāo)記技術(shù)。從作用上講，激光打標(biāo)機(jī)和油墨噴碼機(jī)存在的目標(biāo)是一致的，兩者都是為產(chǎn)品打印標(biāo)識(shí)。

     但是近期頻頻有客戶反應(yīng)油墨噴碼機(jī)前期投入不大，但是后期投入太大了等等問題，那么，同樣的為產(chǎn)品標(biāo)識(shí)，這兩者之前有何區(qū)別？

1、標(biāo)記效果

噴墨機(jī)因采用化學(xué)墨水標(biāo)記，所以標(biāo)記易因觸摸、酸堿氣體、溫度等環(huán)境原因的影響逐漸消退，無法保持長(zhǎng)久，清晰度也不高；激光噴碼機(jī)其采用的是光能轉(zhuǎn)化成熱能在工件表面燒蝕的原理形成標(biāo)記，因此標(biāo)記不易因外界因素的影響逐漸消退，屬于y久性標(biāo)記；同時(shí)雕刻精度高，z小線寬可達(dá)0.04mm，標(biāo)記精美，清晰度高，具有防偽性。

2、對(duì)工件的損傷度

噴墨機(jī)因采用化學(xué)墨水進(jìn)行接觸性標(biāo)記，所以易對(duì)工件表面產(chǎn)生腐蝕；長(zhǎng)期使用會(huì)對(duì)工件及工作環(huán)境產(chǎn)生化學(xué)污染，甚至對(duì)操作工人身體健康產(chǎn)生毒害。激光噴碼機(jī)屬于非接觸性加工，采用的是非機(jī)械式“光刀”作用工件表面，不會(huì)對(duì)工件表面產(chǎn)生化學(xué)污染，更不會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生毒害，比較環(huán)保。

3、標(biāo)記速度

噴墨機(jī)采用人工或機(jī)械式操作，可實(shí)現(xiàn)1行或多行字符標(biāo)記，相對(duì)速度慢。激光噴碼機(jī)采用計(jì)算機(jī)集成智能化操作，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料、自動(dòng)標(biāo)記、自動(dòng)儲(chǔ)料，節(jié)省時(shí)間；標(biāo)記速度更快，可實(shí)現(xiàn)單班產(chǎn)量數(shù)千件甚至萬件標(biāo)記。

4、運(yùn)行成本

噴墨機(jī)油墨耗材大，打標(biāo)量大的一年的耗材費(fèi)用z高能達(dá)8萬元，而且耗費(fèi)人工需要不斷添加油墨，運(yùn)行成本高。激光噴碼機(jī)耗材量少，基本上無耗材，微機(jī)化操作，省人工，運(yùn)行成本極低。

5、操作方便性

噴墨機(jī)工序多，需要不斷添加墨水，且要經(jīng)常清洗噴頭進(jìn)行維護(hù)，存儲(chǔ)有限。有的必須購買指d廠家的耗材，這些都給操作上帶來麻煩。激光噴碼機(jī)集成化程度高，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化在線飛行打標(biāo)，減少工序；且開發(fā)速度快，可以不斷更換標(biāo)記，存儲(chǔ)量大，基本上沒有維護(hù)，操作簡(jiǎn)便。

6、使用壽命

噴墨機(jī)若不經(jīng)常清洗噴頭，機(jī)器的使用壽命易受到影響，故障率也比較高，壽命較短。激光噴碼機(jī)可以長(zhǎng)期使用，壽命較長(zhǎng)，工作時(shí)間可達(dá)100000小時(shí)（大于10年）。

7、價(jià)格方面

噴墨機(jī)一次性投入較低，價(jià)格相對(duì)便宜，但單個(gè)工件標(biāo)記成本較高，年平均投入總成本較高（人工、耗材、年均價(jià)格）。激光噴碼機(jī)一次性投入較高，價(jià)格相對(duì)較貴，但單個(gè)標(biāo)記成本較低，年平均投入總成本較低（人工、耗材、年均價(jià)格）。

8、適用性

      噴墨機(jī)適合于對(duì)標(biāo)記要求不高非金屬類的產(chǎn)品，如食品、飲料、y藥類的包裝等。而對(duì)一些金屬類產(chǎn)品如不銹鋼則無法標(biāo)記。激光噴碼機(jī)可根據(jù)工件材質(zhì)選擇各種機(jī)型，既適合金屬類產(chǎn)品也適合硬質(zhì)非金屬類產(chǎn)品的標(biāo)記。

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激光標(biāo)記二維碼的優(yōu)勢(shì)分析

      在現(xiàn)實(shí)生活中二維碼可隨處可見，二維碼能儲(chǔ)存大量的信息，同時(shí)也是一扇信息的窗口，用戶不僅可以通過這一扇快捷的信息窗口獲取更多的信息。因此二維碼正慢慢被越來越多的商家廠家利用。

      而二維碼的制作我們可以通過電腦的相關(guān)軟件就可以自動(dòng)生成，然后打印出來。但是二維碼應(yīng)用不只局限于在互聯(lián)網(wǎng)上及打印上，現(xiàn)在的產(chǎn)品信息記錄就廣泛應(yīng)用到二維碼，成為現(xiàn)在企業(yè)追尋產(chǎn)品信息和產(chǎn)品信息傳播的有力渠道。用二維碼記錄產(chǎn)品信息的時(shí)候，不僅需要在電腦上將二維碼生成好，還需要將生成好的二維碼標(biāo)記在產(chǎn)品上。這個(gè)時(shí)候就需要打標(biāo)機(jī)設(shè)備進(jìn)行加工制作，二維碼標(biāo)記在產(chǎn)品上可以通過氣動(dòng)打標(biāo)、噴碼標(biāo)識(shí)、激光標(biāo)記去實(shí)現(xiàn)，從標(biāo)記的效果來看二維碼標(biāo)記在產(chǎn)品上采用激光標(biāo)記更加適合。

1、采用激光可以y久性標(biāo)記，在實(shí)際使用的過程中不容易被磨損，很難被仿造。

2、同時(shí)采用激光標(biāo)記速度快，標(biāo)記一個(gè)產(chǎn)品的二維碼信息只需要幾秒的時(shí)間，相對(duì)于氣動(dòng)標(biāo)記還有噴碼機(jī)來講效率要高很多。

3、還有激光的標(biāo)記范圍廣，現(xiàn)在的光纖激光打標(biāo)機(jī)可以對(duì)一般的金屬材料和非金屬材料進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記清晰光滑，而且對(duì)材料的要求不是很高，可以對(duì)不同要求的材料進(jìn)行標(biāo)記。

4、最后就是激光標(biāo)記相對(duì)于其他的兩種標(biāo)記方式，雖然激光打標(biāo)機(jī)價(jià)格較高，但是光纖激光打標(biāo)機(jī)不需要接觸產(chǎn)品表面、不需要消耗耗材，沒有環(huán)境污染無d害。

      通過以上幾點(diǎn)我們可以看出，采用激光標(biāo)記產(chǎn)品的二維碼，能夠更好的起到信息傳播和防偽的作用，在二維碼運(yùn)用日益廣泛今天，激光標(biāo)記二維碼將在眾多領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。

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