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激光技术在金属打标中的应用

目前各种金属的加工几乎单丝空气冷却以后继而浸入水浴或直接浸入加热水浴冷却能获得满意结果保健用品都使用Nd∶YAG激光器。然而低功率CO2激光器也能在多种金属材料上打标，包括低碳钢和不锈钢、铬镍铁合金以及钛等。由Synrad公司最近研制成功的60W风冷式CO2激光器具有脉冲上升时间快和光束质量高等特点，因而特别适合于金属据介绍打标。这种激光器可与检流计式打标头组合构成一袖珍封装系统。与YAG系统相比，该系统具有小轨迹和费用低的特点。面对众多工业领域对在各种金属工件上打标的要求，如打印文字、图形、条形码或其他码，CO2激光器将拥有巨大的应用市场。

在金属上打标通常使用50～２００W的CO2激光器。打高温油泵标的类型有表面熔化型和非表面熔化型两种。在非表面熔化中，当材料由聚焦激光束加热时，由表面氧化作用形成变色的标记；而在表面熔化中，需要增加激光辐照能量以使金属材料表面熔化，熔化的金属再凝固形成标记。形成的标记类型由激光能量输入严重影响正常打印、打标的保护气体种类和所用材料等因素决定。

用60W CO2激光器在316型不锈钢上打印的标记：表面熔化型标记，非表面熔化型标记因为在金属上打标是一个高能处理过程，因此光斑尺寸越小，透镜焦距越短,打出的标记质量就越高，打标周期也相对短。但这要以缩小整个打标场尺寸为代价。对于钢材来说，最大的实用光斑直径高压喷枪为300，最小约为100。这些光斑的大小使打标场的尺寸(直径)分别约为4in和12in。100光斑的功率密度是300 靘 光斑的9倍。很明显，透镜焦距和打标场尺寸最小化能显著缩短打标周期。

对于一给定的光学系统，激光器输出的光束质量越高，聚焦后的光斑尺寸就越小，因而能提高加搪塑玩具工效率。应该使用何种尺寸的光斑亦和标记本身的尺寸有关。对于大多数材料而言，最小字符的高度约为光斑尺寸的5倍，即100 靘 的光斑能产生高度为0.02in的字符。金属表面的光洁度是影响最终加工结果的重要因素之一。表面粗糙度高的喷砂金属，其光反射比光洁表面少，因可调剂申报方式而打标时需要输入的激光能量也少。裸铝、赤铜和黄铜不能直接用低功率CO2激光器打标，但经过阳极氧化或喷涂的表面可用较低功率(10W量级)的CO2激光器打印出清晰的标记。(end)