航空用鈦合金結構件激光成形技術及應用進展

 　　美國首先將激光成形技術應用於航空領域，於1997年AeroMet公司在美國空軍、陸軍及國防有關研究計劃支持下，進行了激光成形鈦合金飛機結構件的應用研究。於2000年完成了對激光成形鈦合金全尺寸飛機機翼結構件的地面考核驗證試驗。到2005年為止該公司采用激光成形制造的Ti6Al4V合金零件實現了在F/A-18E/F艦載機和F-22殲擊機等飛機上裝機應用，並制定出專門的技術標准(AMS 4999)。

　　美國激光成形技術在航空工業的成功應用，大大促進了我國在這一領域的研究熱潮。如西北工業大學、中航工業北京航空制造工程研究所、北京航空航天大學、北京有色金雷射雕刻機屬研究總院等單位積極開展激光成形工藝、零件制造及加工等研究工作，並取得了較快的發展。

　　半導體泵浦激光器與燈泵浦激光器的比較

　　半導體及燈泵浦激光器都是采用ND:YAG(摻釹釔鋁石榴石)晶體作為激光產生的材料，它可將808nm的可見光轉換為1064nm的不可見的激光，但輸出激光的另一個關鍵因素是使晶體棒輸出激光的泵浦源，半導體泵浦是利用半導體二極管發出808nm的光波;而燈泵浦是利用氪燈發出的光來泵浦，但氪燈發出的光光譜較廣，只是在808nm處有一個稍大的峰值，其他波長的光最後都變成無用的雷射打標機熱量散發掉了。因此半導體泵浦的激光器的轉換效率要比燈泵浦高得多，優點如下：

　　一、免維護不需換氪燈

　　要更換氪燈，尤其是對於金屬類打標，所需的能量較大，氪燈的壽命更受影響半導體二極管的壽命長，其額定的工作時間大於10000小時，而氪燈的壽命只有幾百小時，所以燈泵浦激光器在工作一段時間後，都需要更換氪燈。因此半導體泵浦激光器又稱為免維護激光器，意指其工作無耗材，在相當雷射焊接機長的時間內不需要維護。

　　燈泵浦激光打標機需常停機更換氪燈，對於很多大的生產線是難以容忍的。由於氪燈的壽命不一，這樣又有可能因為國產燈質量的不均衡造成氪燈使用上更多的浪費。所以改用半導體打標機可以大大節省停工維護造成的人力和物力的損失。

　　二、省電

　　由於半導體泵浦的轉換效率高，模式好，更易聚焦雷射切割機出高能量的更小面積的光點，標記同樣的物體時，其所需的外部能量越小。同時其產生的廢熱也大大小於燈泵浦激光器，決定了其不需要燈泵浦激光器那樣龐大的冷卻系統。所以半導體泵浦的激光器系統的功耗比燈泵浦小得多。

　　三、標記效果更好

　　由於半導體二極管幾乎只發一種波長的光，所以由半導體泵浦產生的激光的単色性更好，激光的模式更加佳，好的激光模式會使激光聚焦後的光點更小，能量更集中，取得更好的標記效果。

　　四、體積小

　　半導體激光模塊本身體積小巧，加上其激光模式好，因此半導體泵浦激光器的體積比燈泵浦激光器的體積小近三分之一。

　　半導體泵浦激光器產生廢熱少，所需冷卻系統小，一般只需一匹的冷水機即可，燈泵浦激光器一般都需要2匹以上的冷水機，同時需要較大水泵以提供較大的冷卻水流。因此燈 泵浦激光標記機的噪音較大，同時龐大的冷水機會產生更多的熱量，尤其在南方夏季，環境氣溫較高，這些多餘的熱量會使工人的工作環境更惡劣，或者需要更多的空調系統來調節工作環境的溫度，增大了生產成本。

 

激光切割都能切啥?不能切啥?

 　　激光切割之所以如此流行，很大程度上是因為其多功能性。激光切割機可以切割各種各樣的材料，從紙、木材、軟木、丙烯酸、泡沫到各種金屬。使用激光切割時，雷射雕刻機應了解每種材料的特性，並在實際使用過程中多加注意。

　　激光切割可以切的材料：

　　不同的金屬

　　激光切割機可以切割從低碳鋼、不鏽鋼到有色金屬的所有類型的金屬。鋁等反射性較強的金屬較難切割，此時，光纖激光器是更好的選擇。如今，金屬的切割厚度甚至可以達到100毫米，切割厚度根據激光的功率不同而有所不同。

　　木材

　　各種類型的木材(包括膠合板和MDF)都可以用激光切割，但是某些油性木材存在被引燃的風險，使用時應特別注意。

　　紙和紙板

　　紙也適合激光切割，我們看到一些複雜而精美的喜帖，很可能就是激光切割制作的。

　　塑料制品

　　丙烯酸、PMMA和Lucite都是透明塑料。使用激光切割時可以保證邊緣有很好的光潔度，看起來就像用刀切的奶油。

　　聚甲醛

　　聚甲醛是工程領域中使用率很高的塑料，可用於齒輪、導向和滑動元件、醫療器械、食品包裝等。利用激光進行複雜切割的能力，有助於聚甲醛在諸多領域更為廣泛的使用。

　　玻璃

　　由於其易碎和反射特性，激光切割玻璃似乎是不可能完成的任務。但是，激光切割機可以切割玻璃。

　　不能切什麼?

　　看起來激光可以切割幾乎任何東西，但並不是，在“不能切”的列表中，大部分材料是各種塑料。

　　聚氯乙烯

　　切割聚氯乙烯會排放酸和有毒煙霧，這對機器的操作人員和激光切割機本身都是有害的，因此，PVC切割還是留給機械方法去完成吧。

　　聚碳酸酯纖維

　　小於1毫米的聚碳酸酯可以嘗試用激光切割機，但會導致材料變色。

　　如果材料較厚，就沒辦法使用激光切割了，不僅效率低下，材料嚴重褪色，還可能會引起燃燒。

　　ABS、高密度聚乙烯

　　通常，激光束的溫度足以使材料汽化，但是不支持ABS、高密度聚乙烯這樣的材料。相比汽化，它們更趨向於熔化，留下淩亂的工作台和質量糟糕的切口。

　　聚苯乙烯和聚丙烯泡沫

　　兩者都很容易著火。

　　玻璃纖維

　　玻璃纖維是兩種材料的混合物——玻璃和環氧樹脂。眾所周知，單獨切割玻璃都是相對困難的，如果在混合物中再加入一種能引起煙霧的樹脂，想想就是個噩夢。

　　激光加工技術在服裝行業內的應用

　　激光加工作為一種全新的加工方法，以其加工精確、快捷、操作簡單、自動化程度高等優點，子啊皮革、紡織服裝行業內逐漸得到廣泛應用。

　　成衣激光繡花

　　超過三分之二的紡織服裝面料可利用激光來制作各種數碼圖案。傳統的紡織面料制作工藝需要後期的磨花、燙花、壓花等加工處理而激光燒花在此方面具有制作方便、快捷、圖案變換靈活、圖像清晰、立體感強、能夠充分表現各種面料的本色質感，以及曆久常新等優勢。如果結合鏤空工藝更是畫龍點睛，相得益彰。

　　服裝面料及成衣激光繡花適合：紡織面料後整理加工廠、面料深加工廠、成衣服裝廠、面輔料及來料加工企業。

　　牛仔影像激光噴花

　　通過數控的激光照射，汽化牛仔布料表面的染料，從而在各種牛仔面料上雷射焊接機制作出不會褪色的影像圖案、漸變花形、貓須磨砂等效果，為牛仔時尚又增添了新的亮點。牛仔噴花激光加工是一種新興的、有豐厚加工利潤和市場空間的加工項目，極適合牛仔服裝廠、水洗廠、加工型等企業和個人進行牛仔系列茶品的增值深加工。

　　皮革面料激光標花

　　激光技術目前在制鞋及皮革行業中的應用也非常廣雷射切割機泛。激光的優勢在於可以在各種皮革面料上快速雕刻和鏤空出各式圖案，而且操作方便靈活，同時不會使皮革表面產生任何形變，以體現出皮革本身的顏色與質感。它更具有雕刻精度高、鏤空無毛邊、任意選型等多種優勢，適合鞋面、鞋材、皮具、手袋、箱包、皮服等加工生產廠家的需要。

　　激光雕刻是指將激光設備連接激光雕刻軟件，圖稿輸入自動雕刻的作業方式。目前，經濟光雕刻是激光加工領域技術最成熟，應用最廣泛的技術。利用這種技術，任何複雜圖形都能雕刻。可以進行鏤空雕刻和不穿透的盲槽雕刻，從而雕刻出深淺不一、質感不同、具有層次感和過渡顏色效果的各種神奇雷射打標機圖案，憑借這些優勢，激光雕刻迎合了國際服裝加工的新潮流。

　　貼布繡激光切割

　　電腦繡花工藝中，有兩個步驟很重要，即貼布繡前的切割和繡花後下料的切割。在傳統的加工工藝中，繡前切割采用的刀模加工方式缺陷在於，容易產生織物須邊，切加工精度受刀模限制，異形圖形難以加工，刀模的制作周期長，成本高，因此制約了貼布繡花的發展。而繡後下料切割，大多采用的是熱切加工方式，該方式又有切邊縫隙大、邊緣發黃發硬、難以對位等缺點。異形圖形依靠手工剪，更是容易散邊，產生廢品，所以急需一種先進的加工方式來取代這兩種舊的加工方式。

　　激光加工雖然也屬於熱加工方式，但由於激光高度的聚焦性，照射光斑纖細，熱擴散區小，因此極適合對紡織纖維面料的切割。具體表現在加工面料范圍廣泛、切口平滑無飛邊、自動收口、無變形、圖形可通過計算機隨意設計和輸出、無需刀模等等。這使得激光加工成為業內公認的替代方式。