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泡沫

泡沫通过在材料中夹带气体泡孔制成。泡沫通常使用聚合物制成,但也可使用陶瓷或金属制造。在开孔泡沫中,泡孔是相互连通的,泡孔中间充满空气。开孔泡沫很容易被压缩,因为空气可以在泡孔之间自由流动。对于闭孔泡沫,气体泡孔没有连通的。相反,每个泡孔完全被固体材料包围。因为气体被困在泡孔中,闭孔泡沫并不像开孔泡沫那样容易压缩。所有类型的泡沫都可通过激光切割、雕刻和打标加工。

泡沫样品

泡沫类型








激光加工的类型

激光器在材料加工领域扮演着日益重要的角色,从新产品开发到高产量制造都可看到其身影。对于所有激光加工来说,激光束的能量与材料相互作用,以某种方式进行材料转化。每种转化(或激光加工工艺)均通过精确调节激光束的波长、功率、占空比和重复率来实施控制。这些激光加工工艺包括如下:

所有材料都具备独有的特征,决定了激光束如何与其相互作用,以及由此如何改变材料。最常见的泡沫加工工艺如下:


泡沫的激光切割
聚合物泡沫使用CO2激光器切割效果最佳。激光束直接加热位于其路径中的材料,造成其汽化。如果激光功率足够高,激光束将完全穿透材料。在用激光束切割时,聚合物迅速汽化,得到光滑的边缘,伴有很小的热影响区。对于金属泡沫,光纤激光器效果最佳。光纤激光器也割穿泡沫薄片(最大1/8"或3 mm)。陶瓷泡沫通常不用激光切割,因为其非常脆,可能开裂。

泡沫的激光雕刻
可限制激光束的功率,使其将材料去除(雕刻)到指定的深度。对于聚合物泡沫的激光雕刻,CO2 激光器效果最佳,而光纤激光器对于金属泡沫效果最好。激光雕刻工艺可用于在泡沫表面形成图案和设计。激光雕刻也可用于传达信息。

泡沫的激光打标
金属和陶瓷泡沫可采用光纤激光器进行激光打标。光纤激光束的能量被材料表面吸收,造成温升及颜色或色调的变化。这种外观变化形成可见的标志,同时不会去除材料。激光打标可用于形成设计图案或传达信息。

组合加工
可组合执行上述的激光切割、雕刻和打标工艺,而无需移动或重新夹持泡沫。







泡沫激光系统一般性考虑事项

平台尺寸 – 必须大到足以容纳将要进行激光加工的最大泡沫片材,或者必须配备加工较大板材所需的4类能力和安全预防措施。

波长 – 10.6微米的波长是聚合物泡沫激光切割和雕刻的最佳选择。1.06微米的波长是金属泡沫激光切割、雕刻和打标的最佳选择。1.06微米的波长也是陶瓷泡沫激光打标的最佳选择。

激光功率 – 必须基于将要执行的加工工艺选择激光功率。25至150瓦(CO2激光器)对于聚合物泡沫激光加工来说效果最佳。40至50瓦光纤激光器对于金属或陶瓷泡沫激光加工来说效果最佳。

镜头 – 2.0镜头是进行泡沫激光材料加工的最佳通用镜头。

切割台 – 支撑泡沫片材以进行激光切割。

排气 – 必须有足够的流量来去除激光加工过程中由泡沫激光雕刻、切割和打标设备中产生的气体和颗粒物。

空气辅助 – 在激光器焦点附近提供空气射流,帮助去除在泡沫激光雕刻、切割和打标过程中产生的气体和颗粒物。



泡沫激光材料加工的环境、健康和安全考虑事项

激光-材料相互作用几乎总是产生气态流出物和/或颗粒物。泡沫激光加工流出物包括各种挥发性有机化合物(VOC),应将其导向外部环境。也可首先使用过滤系统处理,然后导向外部环境。泡沫燃烧是激光加工所固有的过程,其可能产生明火。因此,应始终对泡沫激光材料加工予以监督。