隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會需求的多樣化，產(chǎn)品的競爭越來越激烈，更新?lián)Q代的周期也越來越短。為此，要求不但能根據(jù)市場的要求盡快設(shè)計出新產(chǎn)品，而且能在盡可能短的時間內(nèi)制造出原型，從而進行性能測試和修改，最終形成定型產(chǎn)品。而在傳統(tǒng)制造系統(tǒng)中，需要大量的模具設(shè)計、制造和調(diào)試等工作，成本高，周期長，已不能適應(yīng)日新月異的市場變化。為了提高研發(fā)和生產(chǎn)速度，快速而精確地制作出高質(zhì)量、低成本的模具和產(chǎn)品，能對市場變化做出敏捷響應(yīng)，人們作了大量的研究和探索工作。隨著工業(yè)激光器價格的不斷下降和工業(yè)激光加工技術(shù)的日益成熟，給模具制造和產(chǎn)品生產(chǎn)工藝帶來了重大變革。本文首先介紹了工業(yè)加工激光器，然后在模具激光制造、模具表面激光強化和替代、模具激光修復(fù)、模具激光清洗等幾個方面進行了介紹和分析。
工業(yè)加工激光器
目前，用于激光加工的工業(yè)激光器主要有兩大類：固體激光器和氣體激光器。其中，固體激光器以nd:yag激光器為代表;而氣體激光器則以co2激光器為代表。隨著激光技術(shù)的發(fā)展，目前人們也開始在某些加工應(yīng)用場合使用大功率光纖激光器和大功率半導(dǎo)體激光器。
1.nd:yag激光器
nd:ag激光器的激光工作物質(zhì)為固態(tài)的nd:yag棒，其激光波長為1.06μm。由于該種激光器的激光轉(zhuǎn)換效率較低，同時受到y(tǒng)ag棒體積和導(dǎo)熱率的限制，其激光輸出平均功率不高。但由于nd:yag激光器可以通過q開關(guān)壓縮激光輸出的脈沖寬度，在以脈沖方式工作時可獲得很高的峰值功率(108w)，適用于需要高峰值功率的激光加工應(yīng)用;其另一大優(yōu)點是可以通過光纖傳輸，避免了復(fù)雜傳輸光路的設(shè)計制作，在三維加工中非常有用。此外，還可以通過三倍頻技術(shù)將激光波長轉(zhuǎn)換為355nm(紫外)，在激光立體造形技術(shù)中得到應(yīng)用。
2.co2激光器
co2激光器的激光工作物質(zhì)為co2混合氣體，其主要應(yīng)用的激光波長為10.6μm。由于該種激光器的激光轉(zhuǎn)換效率較高，同時激光器工作產(chǎn)生的熱量可以通過對流或擴散迅速傳遞到激光增益區(qū)之外，其激光輸出平均功率可以做到很高的水平(萬瓦以上)，滿足大功率激光加工的要求。
國內(nèi)外用于激光加工的大功率co2激光器，主要是橫流、軸流激光器。①橫流激光器：橫流激光器的光束質(zhì)量不太好，為多模輸出，主要用于熱處理和焊接。我國目前已能生產(chǎn)各種大功率橫流co2激光器系列，可滿足了國內(nèi)激光熱處理和焊接的需求。②軸流激光器：軸流激光器的光束質(zhì)量較好，為基�；驕�(zhǔn)基模輸出，主要用于激光切割和焊接，我國激光切割設(shè)備市場主要由國外軸流激光器所占領(lǐng)。盡管國內(nèi)激光器廠商在國外軸流激光器上做了許多工作，但由于主要配件還需進口，產(chǎn)品價格難以大幅度下降，普及率低。
武漢博萊科技發(fā)展有限公司研制了一種旋流co2激光器，如圖1所示，以新型的旋轉(zhuǎn)氣體流動方式，使旋流co2激光器同時具有了軸流co2激光器光束質(zhì)量好和橫流co2激光器造價低、體積小的優(yōu)點。該種工業(yè)加工激光器的推廣應(yīng)用，將對我國激光加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和普及起到積極的促進作用。
模具激光制造
1.激光間接成模工藝