燕凱+王婷+康靖宇+陳搏

摘 要：激光標印是激光加工中的一種，隨著激光加工技術的成熟越來越多地被廣泛的應用。而目前的機匣零件沒有采取激光標印的，主要原因就是設計人員以及工藝人員對激光標印的不了解，本文從激光標印的原理，激光標印的效果等方面進行分析，闡述了激光標印推廣的意義，并且對激光標印的試件與振動筆標印的試件進行對比，從標印形態(tài)，標印性能等方面論述了激光標印取代振動筆標印的可能性。

關鍵詞：高溫合金；激光標刻；對比分析

中圖分類號：TG665 文獻標識碼：A

0.引言

激光打標技術是激光加工最大的應用領域之一。激光打標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，從而留下永久性標記的一種打標方法。激光打標可以打出各種文字、符號和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級，這對產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。準分子激光打標是近年來發(fā)展起來的一項新技術，特別適用于金屬打標，可實現(xiàn)亞微米打標。激光作用于工件表面所產(chǎn)生標記的牢固永久性是其突出特點，所以激光標記系統(tǒng)可對大批量生產(chǎn)的工件實行產(chǎn)品單個識別編號，再以條行碼或者二維碼陣列標在產(chǎn)品上，可極為有效地幫助實行生產(chǎn)工序控制、質量控制以及防止假冒產(chǎn)品，常用來在汽車發(fā)動機上制作標識和商標。激光打標時與工件不接觸，對工件表面不產(chǎn)生任何機械形變，高速打標可在生產(chǎn)線上實現(xiàn)在線實時打標。

1.技術方案

1.1 技術方案的制定

以BMF20激光標刻機為載體，設定實現(xiàn)本階段激光標印工藝研究的具體實施方案如下：

（1）完成最優(yōu)激光標印參數(shù)的選取。

（2）完成激光標印試件理化分析，檢測標印深度及標印形貌。

（3）完成激光標印試件及振動標印試件高周疲勞試驗。

1.2 總體方案的實施

1.2.1 激光標印參數(shù)的選取

選取材料為高溫合金的工藝試片，分別應用激光點陣法（HB5936-33）、激光劃印法（HB5936-34）進行標印試驗。

試驗后發(fā)現(xiàn)聚焦高度為275mm時對零件標印最清晰，可通過增大激光功率以及重復次數(shù)來使標印更清晰，為保證零件重融層最小盡量一次標印完成采用此種標印方法在報廢的零件實物上進行標記，發(fā)現(xiàn)與在試片上標記略有不同：

（1）由于零件中間有葉型孔，加工第一個零件時需要用軟件對字符間隔進行設計，加工可用標印機預顯示功能進行定位并調整。

（2）零件帶有一定弧度，零件表面高度不一致，采用相同功率標刻后中間最清晰，兩側相比有一定差異，因此需要盡量在同一高度上標刻，或盡量減少高度差，為調整標印清晰度，將高度調整為42.5，此時對零件的弧度敏感度較小。

（3）標印深度不能太小，標印深度小于0.01的時候，采用航空汽油進行擦拭時，標印立即會變不清晰，嚴重的甚至消失。

最終選取參數(shù)為速度：400mm/s、功率：30%、頻率：20kHz、高度：42.5cm 的激光劃印法。應用此種工藝方法及工藝參數(shù)標印最清晰，標印效果最好。

1.2.2 激光標印試件理化分析

將報廢的零件進行切片后，做成標準的試片送理化檢測中心，應用金相顯微鏡檢測標印深度、重熔層厚度、標印形態(tài)。檢測圖片如圖2所示。

從金相顯微鏡圖片可以看出，激光標印最深處深度為0.03mm，重熔層深度為0.025mm。標印與零件接觸最低點為圓角，標印形態(tài)良好。并且符合激光劃刻法的標印深度：0.003mm～0.25mm的要求。

應用標印試片的參數(shù)，在某T型板上進行激光標印，零件標印清晰、規(guī)整，較振動筆標印零件標印質量有明顯提高。

因之前標印時發(fā)生因標印深度過淺在進行洗滌時變得模糊，對激光標印能否經(jīng)受住后續(xù)工序的釬焊處理，將激光標印后某T型板放入真空釬焊爐中，與正常零件一同進行釬焊時效處理。進行釬焊的零件為了方便對比不同標印方式的釬焊試驗結果，在零件上做了多組，多方式標記的激光劃刻標印。

釬焊時效處理后發(fā)現(xiàn)激光標印仍然清晰，對比標記一遍、標記多遍、標記兩遍的標印效果，發(fā)現(xiàn)一次標印完全可以保證零件釬焊后標記清晰，符合標印清晰且重熔層厚度小的要求，可以證明釬焊時效對某T型板激光標印無影響。

2.2.3 激光標印試件疲勞分析

對高溫合金材料作對比疲勞試驗，對比激光標印試件和振動標印試件在107頻率、358MPa～684 MPa應力下疲勞情況。

為對比激光標印和振動標印對零件疲勞特性的影響，加工高溫合金材料疲勞試件6件。在試棒中間位置做振動劃痕及激光劃痕。將其中3件應用激光標印法標印，另外3件用振動筆標記法標印。

將試件送RUMUL高頻試驗機進行高周疲勞試驗。固定最大應力，試驗不同標記方法試件的循環(huán)次數(shù)。在試驗過程中激光標印-1試件由于在疲勞試驗期間2次調換試驗設備，因此試1號試件試驗結果不可信。

從試驗結果（表1）來看，在相同的應力作用下，兩組激光標印試件循環(huán)次數(shù)更大，疲勞壽命更長。

結語

激光標印技術與傳統(tǒng)工藝的機械標印方式相比較，激光標印技術具有非常低廉的成本和高靈活性，而且激光標印可以通過計算機來實現(xiàn)，標印深度可控。激光劃印法（HB5936-34），航標上規(guī)定標印深度為0.003mm～0.25mm，經(jīng)現(xiàn)場驗證只要參數(shù)固定，標印深度即唯一，標印深度最深不超過0.03mm，可以滿足薄壁件標印要求。

某T型板為薄壁零件，由于其表面為弧面，且均勻分布葉型孔，應用振動筆標印標印字跡不清晰，標印深度不可控。對激光標印和振動標印試件進行疲勞試驗，激光標印試件疲勞壽命更長。采用激光標印，標印字跡工整，標印深度唯一，同時標印效率也大幅提高。通過現(xiàn)場驗證及數(shù)據(jù)收集，認為激光標?。℉B5936-34）完全可以推廣應用于某T型板類零件。

參考文獻

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