激光成型技术原理.docxVIP

激光成型技术原理

PAGE2

激光成型技术原理

激光成型技术原理

激光成型技术是利用激光束加热和塑化热塑性塑料以实现三维成型的技术。它是一种基于激光束的精密熔化和沉积，具有无需模具、加工周期短、无需添加颜料和填料、无噪声、无污染等优点，是一种很有前途的先进加工技术。

一、激光功率与光斑大小

激光成型技术的基本原理是利用高功率密度激光束对塑料进行局部加热，使材料熔融并充模，冷却后获得成型品。因此，激光功率与光斑大小是影响熔融塑料的温度和速度的主要因素，进而决定了成型品的物理机械性能和表面质量。

一般来说，激光功率越大，光斑越小，对塑料的加热速度越快，充模量越高，制品的物理性能越好，但成型速度也越快。反之，光斑较大时，成型速度较慢，但可减小对塑料材料的损伤，提高制品的表面质量。因此，在选择激光功率与光斑大小时，需要根据塑料材料的性能、制品的结构和尺寸精度要求等因素综合考虑。

二、光束模式与聚焦特性

激光束的输出形式可分为多模光束与单模光束两大类。多模光束的激光束模式差，光斑分散，易造成成型区温度场的均匀性差，制品易产生缺陷。单模光纤激光器由于其单一的单一模态，光束质量高，光斑均匀，大大提高了制品精度和质量。因此，光纤激光器在激光成型技术中具有重要意义。

此外，激光束的聚焦特性也是影响成型质量的重要因素。激光束经透镜聚焦后可获得极小的光斑尺寸，并且可以形成任意的二维轮廓图形。聚焦系统不同，对光路的调整也会不同，这对激光成型工艺的实施有很大的影响。因此，选择合适的聚焦系统对激光成型技术至关重要。

三、热塑性塑料充模与固化

热塑性塑料激光成型工艺的核心是熔融充模及固化过程。在实际生产中，熔融充模及固化过程受到多种因素的影响，如激光功率、光斑大小、扫描速度、扫描轨迹、浇注系统等。通过控制这些因素，可以获得具有良好性能的制品。

在熔融充模过程中，浇注系统起着关键作用。浇注系统应能够快速地将熔融塑料引入到模具型腔中。浇注系统的设计应考虑塑料的流动特性以及充模过程中的压力损失。同时，为了获得高质量的成型品，需要控制熔融塑料的温度和流动速度。在固化过程中，温度场和时间的控制至关重要。一般来说，随着时间的增加，熔融塑料会逐渐固化，分子链排列有序。同时，模具型腔中的压力也会逐渐降低。因此，需要根据塑料材料的性能、制品的结构和尺寸精度要求等因素综合考虑固化过程的控制方法。

四、冷却与脱模

激光成型技术中冷却时间和脱模方式的选择同样重要。冷却时间太短，会导致制品内部产生内应力，影响其机械性能和尺寸稳定性；脱模方式不当，则会影响制品的外观和质量。因此，需要根据制品的结构和尺寸精度要求等因素综合考虑冷却时间和脱模方式。

总的来说，激光成型技术是一种先进的加工技术，具有广阔的应用前景。它的实现需要高功率密度激光器的支持。目前光纤激光器由于其输出特性、功率密度及可靠性的提升正逐步应用于这一领域中来。未来随着光纤激光器的成本下降及技术的进步与成熟度提高相信更多的加工行业将有机会体验到光纤激光器的优越性能并实现更大的效益。

激光成型技术原理

激光成型技术是一种利用激光进行成型加工的技术，其原理主要是基于激光的高能量密度、高精确度和高可控性。本文将详细介绍激光成型技术的原理、特点、应用以及未来发展趋势。

一、原理概述

激光成型技术的基础是激光束的照射和材料之间的相互作用。激光束通过聚焦系统，形成极小的光斑，照射到材料表面时，材料受到光能的作用，会发生一系列物理和化学变化，最终形成所需的形状。这个过程中，激光束的能量密度、照射时间和扫描速度等参数都会影响最终的成型效果。

二、特点介绍

1.加工精度高：激光束能够精确控制，使得加工精度得到显著提高，能够满足精密制造的需求。

2.适应性强：激光成型技术对材料种类和性质的依赖较小，可以在多种材料上进行加工，适应性强。

3.高效节能：激光束的能量密度高，能量密度可以根据需要进行调节，因此可以实现高效、节能的加工。

4.环保安全：激光束不会产生有害物质，且能量可控，因此环保安全，不会对环境造成污染。

三、应用领域

1.微纳制造：激光成型技术可以用于微纳制造领域，制造出精度高、形状复杂的微纳器件。

2.生物医疗：激光成型技术可以用于生物医疗领域，制造出符合人体组织的精密部件，如人工关节、假肢等。

3.航空航天：激光成型技术可以用于航空航天领域，制造出轻量化、高强度的零部件。

4.模具制造：激光成型技术可以用于模具制造领域，制造出精度高、寿命长的模具。

5.艺术品制作：激光成型技术还可以用于制作个性化、艺术化的产品，如珠宝、艺术品等。

四、未来趋势

1.智能化：随着人工智能技术的发展，激光成型技术将逐渐向智能化方向发展，实现自动化、智能化的生产过程。