金属激光彩色打标技术研究.pdf

北京工业大学
硕士学位论文
金属激光彩色打标技术研究
姓名:赵宏亮
申请学位级别:硕士
专业:光学工程
指导教师:陈继民
20080501
要摘金属上激光彩色打标由于工艺特殊,并受到材料的适用性和激光器性能要求的限制没有得到广泛的应用,但是它有巨大的潜力市场。为了探究金属上激光彩色打标的本质,本论文对激光在不锈钢和钛上彩色打标的机理和打标后表面颜色的呈色机理进行研究。首先对彩色打标系统在正负离焦位置的光斑大小进行评价,然后介绍了采用扫描区域的工艺方法来实现彩色打标。研究了激光功率密度、扫描中点的搭接率、扫描中行的搭接率等影响激光能量输入方式,分析了激光能量输入方式对扫描后产生不同结果影响,分析了金属上激光彩色打标机理。激光在金属上的彩色打标机理是指控制激光能量的输入方式,并采用扫描区域的方法在金属表面氧化或氮化出光学薄膜。在工程实现方面,单彩打标采用封闭区域扫描的方法来实现。多彩打标采用组合单彩区域的方法来实现。此外,本文研究了打标后表面颜色的呈色机理。采用�猂�分析激光扫描后生成的薄膜,得到的结果是不锈钢上薄膜中含有铁的氧化物和氮化物,钛上薄膜中含有钛的氧化物和氮化物,不同颜色薄膜具有不同的物质组成。采用������������治隽瞬煌�丈ū∧ぱ��虾峤孛娴�形貌,观察到不锈钢或钛的表面上所生成薄膜的厚度大约为几百纳米,并且观察到在钛的氧化膜和钛基底的中间生成了微米大小的孔穴。通过对于不锈钢和钛上薄膜等结构的认识,采用薄膜干涉来解释表面颜色的呈色机理,并通过计算理想条件下单层介质膜的反射率,来反映表面生成的薄膜是影响表面呈色的光学覆关键字:激光应用;彩色打标;金属��������层。摘要������,
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。毽.≤.��独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。�C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑�已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
第��绪论��国内外激光工业发展现状��激光加工应用概述激光技术是二十世纪与原子能、半导体、计算机齐名的四大发明之一。激光的应用已经渗透到工业加工、医疗、军事、通讯、检测、娱乐等领域。二十一世纪被誉为“光加工时代”。发达国家在汽车、飞机、微电子、钢铁等行业已开始大规模地应用激光加工技术,激光在这些领域的应用达到激光设备销售额的�%以上。美国是最早将高功率激光器引入汽车工业的国家,在激光医疗及激光检测方面也占世界首位,德国在激光材料加工设备方面走在世界前列。据统计,��年全球工业激光系统产值约为�.�诿涝#���暝嘉����亿美元,��年世界激光产品市场销售额达到�亿美元。激光加工、激光通讯、激光医疗将成为激光技术应用最重要的三个方面�。我国激光产业具有很好的发展前景和潜力。近年来,中国激光市场呈现出稳定、高速增长的态势。��年和��年,中国激光产品市场销售额分别为�.�亿和�.�亿人民币。��年中国激光产品市场继续保持着较强的发展势头,市场销售总额超过了�亿元。其中激光加工设备的销售依旧看涨。在行业迅猛发展的同时,我们应该认识到我国激光产业起步晚、基础薄弱,与世界领先国家的差距还很大。例如,与先进国家的激光加工系统相比,我国的激光加工系统差距甚大,仅占全球销售额的�プ笥摇<す饧庸ご�砭�芗庸ぷ氨肝蠢吹姆⒄狗较颍�体现着~个国家的生产加工能力、装备水平和竞争能力。因此,发展激光加工应用对推动我们国家的生产行业的发展和经济建设起到一个至关重要的作用乜��与普通光相比,激光在空间和时问上具有很好的简并度,具体表现为有良好的单***、相干性、方向性和高光强。激光束易于传输,其时间特性和空间特性可以分别控制,经聚焦后可得到极小的光斑,具有高功率密度的激光光束可以熔化、气化任何材料,也可进行局部区域的精密快速加工。;��过程中输入