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光纤激光表面处理工艺

表面处理工艺

激光微织构

随着客户继续寻求提高制造质量和制造效率,对于IPG脉冲激光器而言,激光表面处理已经成为了一项蓬勃发展的应用。激光表面处理是一种烧蚀过程,在该过程中,材料表面吸收聚焦的激光能量来实现良好的修复、修饰效果。

主要应用包括去除金属、玻璃和复合板上的油漆、粘合剂、氧化物、油污和脱模等。除了材料去除外,IPG的脉冲激光器也可用于平坦表面的激光织构,以提高粘合的强度和一致性,其应用范围从喷漆到为汽车或重型工业设备创建强大、可靠的机械咬合。激光表面处理,通过改善成本和质量、同时提供环保加工的优势,已经取代了航空航天、汽车和重型制造业中的传统工艺,如喷砂、干冰爆破、湿化学浴沉积以及人工打磨等。

IPG提供多种脉冲激光器产品和光束传输系统,能够满足广泛的客户需求。输出功率高达200W的YLPN系列脉冲激光器,尤其适用于要求光斑尺寸在50μm之内的精密加工应用。

输出功率达4kW的更高功率级别的产品,能提供更快的加工速度。

许多IPG的扫描头和准直器选项,可用于实现400μm~2.5mm的光斑尺寸。其他选项包括:光斑尺寸、光斑形状、脉冲宽度、脉冲重复频率、点对点及线对线重叠率和能量密度等参数均可调节。下面我们来看看使用YLPN家族的1kW脉冲激光器的一些表面处理工艺。

表面清洗

表面清洗是一种较为容易的应用,其往往利用大光斑、低脉冲能量在高速扫描下完成。如果是清洗油污和附着的表面污染,使用具有最小脉冲和线重叠的大光斑,可以迅速清洁轻度污染的表面。当清洗表面附着的油污、及在完成标准研磨工艺时通常产生的污垢,这种技术特别有效。

清洗前焊接
清洗后焊接

上面的图片显示了清洗前和清洗后焊接在一起的不锈钢管。未清洗部分在焊接过程中产生了包含氧化物和飞溅物沉积的热影响区。

清洗后再焊接,外观更为美观,这也表明了去除钢管表面氧化层和油污所带来的好处。

除了目视观察外,我们还使用了各种分析工具来测量表面接触角或识别样品的化学特性。

上图中给出了焊缝的电子显微镜图像(SEM)。从图中可以看出,由于去除了氧化层和其他表面污染物,大大减少了焊缝中碳和氧的含量。微量的钠、钾和氯,也在清洗后消失了。

除漆

除漆应用有许多不同的形式。以上两幅SEM图像,显示了铝合金在实施激光除漆之前和除漆之后的横截面。左图显示的是在铝基底上有一个300μm厚的漆层堆叠,其中包含一个75μm厚的透明涂层、75μm厚的蓝色涂层、100μm厚的白色涂层和50μm厚的底漆。右边的图像显示了所有涂层都被移除后的样品。

表面织构

表面织构可以为处理后的金属带来各种不同的特性。表面织构可以使表面更加美观,或是有利于后续加工,如焊接等。上图显示了位于铝6061-t5合金上的五个织构区域。激光织构处理具有清洁表面、同时提供机械咬合来增强后续连接的双重优点。

文章摘自:

IPG电子杂志《光纤激光技术》#1

作者:Arthur Amidon

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