激光加工工艺手册：关振中.doc

摘自：《激光加工工艺手册》 主编：关振中

概述
标记（Mark）一词时标志、刻标、刻划、记号、刻印、打印、盖印、商标等的同义词，它的意义有：一个具体的标志记号，用以说明东西的归属、产品的制造者、型号、等级、类别、质量、大小、时间、计量、检测、审核、检查、公证等。
此外，从现代化生产管理的角度来看，"标记"还有几个作用：
1. 便于对原材料、半成品、在制品、产品进行分类、分级管理、运输、加工、包装、检验。在现代化的工业生产中，成吨的原料、成万的元器件产生混杂（混型、混等、混级）的后果时难以想象的，亦无法逐一地把它们挑选出来重新分类、分等、分级。
2. 便于销售。消费者都希望要"名牌货"、"优质产品"，"货真价实"是销售部门的生意经，如果都是仅有商标，没有型号、没有等级、没有"合格"及出产日期的货物，很难销售出去。
3. 便于使用。有型号、规格、等级、日期的，使用者能方便地按其性能分别使用，例如医用温度表无刻度是无法使用的。
4. 防止假冒。一般好的产品都有按国家规定的商标标志，包括图形、文字、色彩等。为防止假冒，除了采用商标之外，还广为采用机械的、物理的、化学的、电的方法来对产品打标记，如在产品或包装袋上印上商标、型号、文字说明，打特殊标记，盖印章，打钢印，钢模压凸形图案，模板印字、印染文字与图案、喷墨打印，橡胶轮转印、贴印制的布、塑料、金属膜商标，在陶瓷或玻璃上烧出彩色图案或用化学方法腐蚀出图案，对金属制品进行腐蚀或用电子轰击方法打出文字或图案用镀膜方法镀上不同色彩的膜层，印制或压制编码符号。自从激光技术及全息技术发展以后，又采用了激光标记方法刻划标记文字与图案。用先进的科学技术进行标记是必然的选择。
基本原理

激光打标是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。
目前，公认的原理是两种：
1. "热加工"具有较高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面（或涂层）温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。
2. "冷加工"具有很高负荷能量的（紫外）光子，能够打断材料（特别是有机材料）或周围介质内的化学键，至使材料发生非热过程破坏。这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义，因为它不是热烧蚀，而是不产生"热损伤"副作用的、打断化学键的冷剥离，因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。例如，电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜，在半导体基片上开出狭窄的槽。
不同标记方法的比较
与喷墨打标法相比，激光打标刻槽）的优越性在于：应用范围广，多种物质（金属、玻璃、陶瓷、塑料、皮革等）均可打上永久的高质量标记。对工件表面无作用力，不产生机械变形，对物质表面不产生腐蚀（见下表）

激光打标与其它标记技术的比较
打标工艺
速度
性能
图象文字变更
激光振镜打标
快
好
易于变更
激光掩模打标
快
较好
不易变更
化学腐蚀
较快
好
不易变更
照相腐蚀
较快
好
不易变更
喷墨打印
快
较差
易于变更
机械压痕
快
较差
不易变更
熔模
快
好
不易变更
气动冲针
中速
较好
易于变更

标题：激光加工的特点
摘自：《激光加工工艺手册》 主编：关振中
由于激光具有的宝贵特性，因此就给激光加工带来如下一些、其它方法所不具备的可贵特点：
1. 由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的；
2. 它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料；
3. 激光加工过程中无"刀具"磨损，无"切削力"作用于工件；
4. 激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小。因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小；
5. 它可通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工；
6. 由于激光束易于导向、聚焦实现作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此它是一种极为灵活的加工方法；
7. 生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。
激光加工的上述特点可从下述应用实例中看得很清楚。
例1 美国通用电器公司采用板条激光器加工航空发动机上的异形槽，不到4h即可高质量完成，而原来采用电火花加工需9h以上，仅此一项，每台发动机造价就可节省5万美元。
例2 激光可在高硬度、高脆性材料上打出高精度孔，它的加工效率是电火花加工效率的12-15倍，是机械钻孔效率的200倍，而且还便于加工微孔、群孔和异形孔等。

1. 应遵循的原则
如前所述，激光加工技术具有许多宝贵的特点。但是，具体到某个产品到底是否适合采用这一 技术，应遵循以下几点原则：
（1） 用现有其它方法都不能解决，只有用激光加工的方法才能解决的；
（2） 用现有其它加工方法可以解决，但若采用激光加工方法则可大大提高产品质量、提高生产效率和明显增加经济、社会效益的；
（3） 要充分考虑加工流程中同激光加工相关的那些相匹配的环节；
（4） 要重视激光加工与常规加工复合的加工技术的应用，以便充分利用各自的长处；
（5） 在实际应用中，能用国产设备就应尽量采用国产设备。这样做有利于促进民族工业的发展，有利于创新；对应用者本身，则有价格便宜、维修方便且有保障、适合我国国情等优越性。
2. 选用激光器时的具体要求
归纳起来主要有以下五个方面要求：
（1） 激光器输出好的光束质量，包括模式及模的稳定性；
（2） 激光器输出功率稳定，通常要求稳定度为2%，在某些场合则要求1%；
（3） 激光器应具有高可靠性，应能在苛刻的工业加工环境下连续工作；
（4） 激光器本身应具有良好的维护性，有故障诊断和连锁功能，停机时间要短；
（5） 操作简单方便，控制键功能明确，能拒绝非法操作，保护激光器不受损坏。
此外，价格也是要重点考虑的因素。