激光快速成形金屬零件的殘余

激光快速成形技術(shù)是近幾年國際上廣泛關(guān)注的一種先進的實體自由成形技術(shù)，能夠直接成形高性能的致密金屬零件，具有無模具、短周期、低成本、市場響應快等特點。本文簡要分析了激光快速成形件殘余應力的形成機理及分布規(guī)律，概述了殘余應力對成形件力學性能、結(jié)構(gòu)尺寸、實際使用等方面的影響，探討了實驗測定殘余應力的方法及調(diào)整和消除殘余應力的有效手段等。  

   激光快速成形技術(shù)是一種基于激光熔覆的迭層制造技術(shù)，它將快速原型技術(shù)（RP）自由成形的優(yōu)點與激光熔覆技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)高性能復雜結(jié)構(gòu)、致密金屬零件的直接成形，具有高柔性、短周期、低成本、市場響應快等特點，是一種將材料技術(shù)與制造技術(shù)有機融為一體的“新材料設計、新材料制備與近凈成形高性能復雜零件快速成形一體化”新技術(shù)。激光快速成形以高能激光束作為移動熱源，一方面，激光快速加熱冷卻為材料加工提供了常規(guī)手段無法實現(xiàn)的極端非平衡條件，使成形件具有細小、致密的組織和優(yōu)異的綜合性能；但另一方面，局部熱輸入造成的不均勻溫度場必然引起局部熱效應，表現(xiàn)在熔池在凝固及隨后冷卻過程不一致，從而在成形件中形成殘余應力和變形。殘余應力作為一種內(nèi)應力，不僅對成形件的靜載強度、疲勞強度和抗應力腐蝕性能等有不利影響 ，而且也影響結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性和成形精度，嚴重時會直接引發(fā)裂紋缺陷。成形件一旦出現(xiàn)裂紋，成形過程將被迫終止，同時已成形的金屬零件只能報廢處理，這將大大增加制造成本。因此，要充分發(fā)揮激光快速成形技術(shù)的優(yōu)越性，提高成形零件綜合質(zhì)量，研究激光快速成形過程殘余應力的形成機理和分布特性具有重要的現(xiàn)實意義。關(guān)于激光快速成形過程中殘余應力的研究國外已開始有報道，而目前國內(nèi)尚未見有這方面的研究報道。本文初步分析了激光快速成形過程的殘余應力問題，為精q描述和控制激光快速成形過程中殘余應力分布提供基礎。

殘余應力的形成機理與分布特性

   激光快速成形屬于材料熱加工過程，它以高能激光束作為移動熱源，局部熱輸入產(chǎn)生的局部熱效應將導致一定殘余應力和變形。這主要是是激光束與材料相互作用形成的熔池經(jīng)歷快速加熱、熔化和快速冷卻、凝固變化，必然產(chǎn)生不均勻熱應力和相變應力，結(jié)果引起不均勻塑性變形而形成殘余應力。具體是激光快速成形過程能量非常集中，熔池及其附近部位以遠高于周圍區(qū)域的速度被急劇加熱，并局部熔化。這部分材料因受熱而膨脹，而熱膨脹受到周圍較冷區(qū)域的約束，產(chǎn)生(彈性)熱應力。同時，由于受熱區(qū)域溫度升高后屈服極限下降，部分區(qū)域的熱應力值會超過其屈服極限，因此，熔池部分會形成塑性的熱壓縮，冷卻后就比周圍區(qū)域相對縮短、變窄或減小，同時由于熔覆層凝固冷卻時受到基材冷卻收縮的約束，從而在熔覆層中形成殘余應力。因此，激光快速成形過程產(chǎn)生殘余應力的原因主要歸結(jié)于以下兩方面:  

   1.由于局部熱輸入造成溫度分布不均勻，使得熔池及周圍材料產(chǎn)生熱應力，在冷卻和凝固時相互制約而引起局部熱塑性變形，進而產(chǎn)生熱殘余應力;

   2.由于熔凝區(qū)存在溫度梯度且冷卻速率不一致，熔池材料在凝固時因相變體積變化不均及相變的不等時性產(chǎn)生的相變應力，進而引起不均勻塑性變形而形成相變殘余應力（組織應力）。成形件最終的殘余應力往往是上述兩種原因的綜合結(jié)果。激光快速成形過程是一個非常復雜的物理冶金過程，殘余應力的形成受諸多因素的影響同樣非常復雜，應力大小和分布與熔覆粉材（種類、狀態(tài)）、基體（材料、狀態(tài)）、成形路徑、成形尺寸及工藝參數(shù)的選取等密切相關(guān)，一般為三維殘余應力。

動態(tài)聚焦激光打標機動態(tài)聚焦激光打標機動態(tài)聚焦激光打標機動態(tài)聚焦激光打標機

塑料產(chǎn)品采用激光打標機進行標記效果更理想

     隨著現(xiàn)在科技的飛速發(fā)展，以及激光技術(shù)的不斷成熟，激光技術(shù)的應用范圍正在逐漸擴大，逐漸開始滲透到現(xiàn)在加工的眾多領(lǐng)域，優(yōu)異的性能正在逐漸引領(lǐng)現(xiàn)在的加工制造。目前激光加工的工藝就有激光焊接、激光打標、激光切割、表面改性、激光雕刻、激光鉆孔和微加工等眾多應用，與傳統(tǒng)的加工方式相比激光加工，激光加工具有材料浪費少、在規(guī)?；a(chǎn)中成本效應明顯、對加工對象具有很強的適應性等優(yōu)勢。

      激光標記-激光打標機作為激光應用的重要領(lǐng)域，在我們現(xiàn)在生活中的眾多方面都有應用，特別是現(xiàn)在的塑料領(lǐng)域，由于現(xiàn)在的塑料產(chǎn)品已經(jīng)滲透到我們現(xiàn)在吃穿用行的方方面面，是我們現(xiàn)在生活不可或缺的重要組成部分，所以產(chǎn)品的質(zhì)量好壞就直接關(guān)乎我們的身體健康，在以往的塑料產(chǎn)品的標記過程中，我們大都采用油墨噴碼等方式進行加工，所以很容易造成塑料產(chǎn)品有害物質(zhì)的產(chǎn)生，而影響人們的身體健康。同時利用傳統(tǒng)加工手段標記塑料產(chǎn)品，很容易造成標記信息脫落磨損，導致標記效果的不理想，從而影響產(chǎn)品在實際過程中的使用和美觀度。

塑料激光標記.jpg

      由于激光標記與傳統(tǒng)標記不同，激光標記是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學反應，從而留下y久性標記的一種打標方法。可以在塑料表面打出各種文字、符號、和圖案，即便是非常細小塑料產(chǎn)品，利用激光加工都可以很方便的進行，完全可以滿足了現(xiàn)在塑料產(chǎn)品的精細化加工需要，對于不同類型不同尺寸的塑料產(chǎn)品激光標記都可以很方便的進行。整個加工過程不需要接觸加工物品表面，不需要添加任何物質(zhì)，所以既沒有有害物質(zhì)的產(chǎn)生，也不會造成標記表面的模糊或是標記表面的破損。同時激光加工的軟件控制系統(tǒng)，不僅可以對每次加工進行精準控制，而且方便簡單的操作界面，也極大的提高了生產(chǎn)效率。在現(xiàn)在塑料產(chǎn)品的標記過程中，激光標記的應用優(yōu)勢還遠遠沒有發(fā)揮出來，除了以上提到的激光加工的優(yōu)勢之外，激光加工與塑料產(chǎn)品的碰撞，還有眾多其它方面的應用優(yōu)勢。雖然現(xiàn)在的激光打標機價格不像傳統(tǒng)的設備那樣廉價，但是激光設備的耐用、高清晰、高品質(zhì)、應用廣、效果持久的這些特點，正在逐漸推動現(xiàn)在塑料產(chǎn)品加工邁向新的臺階，為現(xiàn)在的塑料產(chǎn)品的標記加工提供新方向。

動態(tài)聚焦激光打標機動態(tài)聚焦激光打標機動態(tài)聚焦激光打標機動態(tài)聚焦激光打標機

生產(chǎn)日期標簽采用激光標記與傳統(tǒng)標記相比有哪些優(yōu)勢

      在購買商品時，我們會通過外包裝的生產(chǎn)日期來判斷商品是否在保期質(zhì)內(nèi)來作為識別其安全的一個方法。外包裝上生產(chǎn)日期可以采用傳統(tǒng)的方式，如氣動標記，絲網(wǎng)印刷、化學腐蝕等標記手段,由于傳統(tǒng)標記加工具有不環(huán)保，易摩擦掉等弊端，所以現(xiàn)在眾多行業(yè)正在逐步進行產(chǎn)業(yè)升級，摒棄原來的加工方式采用現(xiàn)在的先進加工手段進行加工生產(chǎn)。

      像現(xiàn)在的激光應用手段就是其中的一種，由于激光加工有著傳統(tǒng)手段所無法替代的優(yōu)越性，在現(xiàn)在的一些精密加工以及特殊的行業(yè)往往有著與傳統(tǒng)行業(yè)加工不一樣的效果。而現(xiàn)在的激光標記，在標記的過程中具有標記精密度高、標記速度快、字跡有質(zhì)感而且持久，沒有機械效應，不僅維護成本低，而且使用壽命長，這些優(yōu)點都是現(xiàn)在傳統(tǒng)加工手段所無法媲美的?，F(xiàn)在的激光打標機結(jié)合了現(xiàn)在的電子、計算機、精密機械、光學、激光等技術(shù)手段，利用激光進行生產(chǎn)日期標簽的標記，更是現(xiàn)在包裝加工制造的又一次飛躍，讓現(xiàn)在的包裝加工生產(chǎn)邁向了新的臺階。激光標記的優(yōu)勢特點如下：

1、由于通過激光標記后，加工表面的物質(zhì)發(fā)生剝離，因此不容易磨損，可以保持信息的y久標記。

2、同時現(xiàn)在的激光加工還可以賦予現(xiàn)在產(chǎn)品獨y無二的生產(chǎn)日期標簽，傳統(tǒng)的加工難以達到這樣的加工效果，這樣不僅有利于產(chǎn)品的追溯，還有利于產(chǎn)品的防偽標識。

3、在加工的過程中不需要消耗耗材，也不需要擔心由于絲印和腐蝕等加工手段帶來的污染，

4、極大的提高了生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，實現(xiàn)了現(xiàn)在加工的無d無公害制造。

5、還有利用現(xiàn)在的激光標記生產(chǎn)日期標簽，由于在加工過程中，通過軟件控制信息標識，可以自定義標記的圖案文字，同時還可以利用軟件自動生成下一個標記標簽信息，保證了加工過程中的不重復，實現(xiàn)了j確靈活操作。

動態(tài)聚焦激光打標機動態(tài)聚焦激光打標機動態(tài)聚焦激光打標機動態(tài)聚焦激光打標機