激光快速成形金属零件的残余

激光快速成形技术是近几年国际上广泛关注的一种先进的实体自由成形技术，能够直接成形高性能的致密金属零件，具有无模具、短周期、低成本、市场响应快等特点。本文简要分析了激光快速成形件残余应力的形成机理及分布规律，概述了残余应力对成形件力学性能、结构尺寸、实际使用等方面的影响，探讨了实验测定残余应力的方法及调整和消除残余应力的有效手段等。  

   激光快速成形技术是一种基于激光熔覆的迭层制造技术，它将快速原型技术（RP）自由成形的优点与激光熔覆技术相结合，能够实现高性能复杂结构、致密金属零件的直接成形，具有高柔性、短周期、低成本、市场响应快等特点，是一种将材料技术与制造技术有机融为一体的“新材料设计、新材料制备与近净成形高性能复杂零件快速成形一体化”新技术。激光快速成形以高能激光束作为移动热源，一方面，激光快速加热冷却为材料加工提供了常规手段无法实现的极端非平衡条件，使成形件具有细小、致密的组织和优异的综合性能；但另一方面，局部热输入造成的不均匀温度场必然引起局部热效应，表现在熔池在凝固及随后冷却过程不一致，从而在成形件中形成残余应力和变形。残余应力作为一种内应力，不仅对成形件的静载强度、疲劳强度和抗应力腐蚀性能等有不利影响 ，而且也影响结构尺寸稳定性和成形精度，严重时会直接引发裂纹缺陷。成形件一旦出现裂纹，成形过程将被迫终止，同时已成形的金属零件只能报废处理，这将大大增加制造成本。因此，要充分发挥激光快速成形技术的优越性，提高成形零件综合质量，研究激光快速成形过程残余应力的形成机理和分布特性具有重要的现实意义。关于激光快速成形过程中残余应力的研究国外已开始有报道，而目前国内尚未见有这方面的研究报道。本文初步分析了激光快速成形过程的残余应力问题，为精q描述和控制激光快速成形过程中残余应力分布提供基础。

残余应力的形成机理与分布特性

   激光快速成形属于材料热加工过程，它以高能激光束作为移动热源，局部热输入产生的局部热效应将导致一定残余应力和变形。这主要是是激光束与材料相互作用形成的熔池经历快速加热、熔化和快速冷却、凝固变化，必然产生不均匀热应力和相变应力，结果引起不均匀塑性变形而形成残余应力。具体是激光快速成形过程能量非常集中，熔池及其附近部位以远高于周围区域的速度被急剧加热，并局部熔化。这部分材料因受热而膨胀，而热膨胀受到周围较冷区域的约束，产生(弹性)热应力。同时，由于受热区域温度升高后屈服极限下降，部分区域的热应力值会超过其屈服极限，因此，熔池部分会形成塑性的热压缩，冷却后就比周围区域相对缩短、变窄或减小，同时由于熔覆层凝固冷却时受到基材冷却收缩的约束，从而在熔覆层中形成残余应力。因此，激光快速成形过程产生残余应力的原因主要归结于以下两方面:  

   1.由于局部热输入造成温度分布不均匀，使得熔池及周围材料产生热应力，在冷却和凝固时相互制约而引起局部热塑性变形，进而产生热残余应力;

   2.由于熔凝区存在温度梯度且冷却速率不一致，熔池材料在凝固时因相变体积变化不均及相变的不等时性产生的相变应力，进而引起不均匀塑性变形而形成相变残余应力（组织应力）。成形件最终的残余应力往往是上述两种原因的综合结果。激光快速成形过程是一个非常复杂的物理冶金过程，残余应力的形成受诸多因素的影响同样非常复杂，应力大小和分布与熔覆粉材（种类、状态）、基体（材料、状态）、成形路径、成形尺寸及工艺参数的选取等密切相关，一般为三维残余应力。

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医疗器械产品采用激光打标机进行标记分析

     医疗产品为我们的健康保驾护航，由于医疗产品的其特殊性，医疗产品有着严格的质量标准，非常注重加工过程中的卫生安全，所以医疗产品的标记要求非常高。传统的喷涂标记方式常因涂料含致毒和污染环境有害物质，而往往不能被用来进行标记。

      所以，在医疗行业，激光打标也成为首x的标识方法，激光标记利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下y久性标记的一种打标方法。同时加工的过程中，不需要接触加工物品表面，没有机械挤压和机械效应，无切削力、热影响小，保证了医疗产品的原有精度。同时适用范围广，可以对绝大多数的金属材料与非金属进行标记，而且标记持久，不容易磨损，这就极大的满足了现在医疗产品材料特殊性的标记需要。

     目前随着现在激光打标机种类和类型的不断完善，激光标记设备在现在医疗领域的应用也更加深入。无论是在加工的精度、标记的效果，还是制造成本上面，激光标记都有着传统加工方式所无法媲美的优势。因为它确保了标记的高质量和高精密度，保证了系统的可靠性以及极j的重复精度。同时激光能标记何种信息，仅与计算机里设计的内容相关，只要利用计算机设计出图形的打样稿，激光标记设备就能按着这个设计的图形进行识别标记，将这个标记信息准确的标记在医疗产品上面。

      激光标记技术相比于原来传统的医疗标记方式，不仅操作更加灵活，而且可靠性更高、创造空间更大。，但是随着现在医疗领域新型技术的不断创新或敏感材料的不断变化，激光打标技术也不能止步不前，需要不断创新与改进，才能更好适应医疗领域的需求，才能更加贴近医疗行业的发展需要，才能使激光技术更好的助力现在的医疗领域的发展。

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食品包装行业标记信息采用激光打标机标记的优势

谈及“食品”，“食品安全”一词首先浮现在大家脑海中，轰动全国的过期肉、镉大米、毒生姜、地钩油、皮革奶、三聚q胺奶粉、苏丹红鸭蛋等事件，食品安全大事件现在想想都让人后怕。为了有效的杜绝和避免食品安全问题，监管部门出台了更为严格的食品安全法，同时食品包装安全问题也再次受到极大的关注。高大上的食品包装在一定程度上可以起到品牌宣传和品牌保护的作用，更要注重安全问题，这既是一个机遇也是一个挑战。包装行业又是一轮大洗牌，而对于激光技术---激光打标机而言，在食品包装行业是一个新的契机。

食品包装作为商品的重要组成部分，无时无刻都在保护着食品，食品包装的材质的安全与否也直接关系到食品的安全。除此之外，包装上的标记信息也是消费者判断食品是否安全的重要直观的依据。包装上的标记信息能够有效的传递给消费者食品来源，食品用料，食品有效日期，储存条件和注意事项等等信息。新闻报导过市场面上很多不法份子篡改食品的生产日期等信息，那么问题来了，怎么才能有效的对包装信息进行更为有效的监管呢？传统的加工模式大多采用印码和喷墨的方式进行标记信息，但只要是这两种标记方式采用油墨，都可以进行涂改，无法保证标记信息的唯y性，很容易造成标记信息的被篡改，另外喷墨本身一些材料是有害物质，对食品本身存在危害，同样也会对环境造成污染。严重威胁着消费者的身心健康。所以采用这种方式在食品包装上存在明显的缺陷。

喷墨加工标记方式在一定程度上违背了食品安全的本身的意义，从而被更为安全环保的加工技术-激光打标机所取代。激光标记是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下y久性标记的一种打标方法，具有打标精度高、速度快、标记清晰且环保无污染等特点，整个标记信息都是刻画在产品的包装上，所以很难进行篡改和假冒。

因激光标记技术与计算机结合，利用现在的计算机软件控制系统，不仅可以自定义个性化的标记各种文字、产品编号，条形码，序列号、二维码、生产日期、图案、logo及一些特别标志等，不仅能整体提升品牌影响力，而且激光打标机可以有效的防止食品包装标记信息的篡改及假冒产品的流通和跨区域销售、窜货；同时还可以利用激光标记的编码、条形码、发往地等信息，可以建立链接数据库系统，让我们及时z踪、查询产品的最x动向。工业激光设备在生产时发生的故障也会相对比较小，同时会大大的提高效率，可长时间连续作业；且能降低生产成本，减少耗材，保证了整个加工过程的环保、安全，同时也不产生任何对人体和环境有害的化学物质。无论从食品安全角度，还是环保、效率，品牌包装等方面来讲，激光打标机无疑是食品包装行业标记的s选。

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