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用于支架,管材制造的小型激光切割

发布时间:2019/12/11 10:48

用于支架,管材制造的小型激光切割

飞秒激光提供了制造皮下注射针头,支架的制造方法


发布于:2019年12月11日
发表人:江苏科茂自动化有限公司
关于:激光切割
飞秒激光
长激光脉冲会散发大量散布在整个工件上的热量(左图)。后处理过程中的去毛刺和抛光可能需要大量时间。短的激光脉冲将热量集中在切割区域(右),并减少了后处理步骤。

支架和管子应用的激光切割并不是什么新鲜事物。以谐振器中激光束的产生方式命名,CO 2激光器已经在制造中使用了数十年,而光纤激光器已经使用了许多年。尽管这些激光器在普通直径和壁厚的消费品和工业产品上在钢管上都表现出色,其他激光器却被设计用来切割医疗设备中使用的材料,直径和壁厚。

由脉冲持续时间和谐振器介质共同描述,微秒光纤激光器已成功用于医疗设备应用,例如皮下注射管和支架,已有多年历史。尽管精确而快速,但缺点是零件需要进行大量的后处理操作,这增加了零件成本并可能损坏机械精密的零件。

飞秒激光器是一种较新的技术,它产生的脉冲不会在零件上留下热指纹。这些激光发出的脉冲短于400 fs,并使用冷烧蚀切割而不是传统的熔喷工艺。很小的光束尺寸允许加工非常精细的细节,并且所得到的切割需要更少的后处理步骤。典型的应用是导管,心脏瓣膜和支架。

飞秒激光已经在机构和研究中心使用了30多年,但是不到10年就可以使用可在工业环境中持续使用的商用飞秒技术。一旦被认为对于商业运营来说太慢了,它们最近成为一项研究的主题,该研究评估了每个零件的切割时间和后处理步骤。这项研究表明,在许多情况下,尤其是对于高价值组件,磁盘飞秒激光器的投资回报可能少于12个月。

最初用于切割晶片,划刻太阳能电池板以及在太阳能电池板中为电极制造通道,这些激光器在机械加工中发现了其他用途。许多医疗器械都是极好的选择,特别是考虑到材料的高成本。

飞秒激光基础知识

飞秒光脉冲是超短脉冲。1 fs等于10-15秒;一个300 fs的脉冲的波长为90微米。短脉冲激光将短脉冲能量传递给材料,从而大大减少了切割中使用的热量(见图1)。由于不是热加工,因此在USP范围内切割具有几个优点:

  • 无热影响(它不会在材料中引起热张力,因此不会改变材料的特性)
  • 无冲击波(无结构变化)
  • 无熔化作用(无结构变化)
  • 没有微裂纹或重铸层(导致光滑的表面)
  • 没有表面损坏(没有返工或后处理)
  • 没有弹出的材料或其他杂物(无需清洁)

飞秒激光对金属可能产生的边缘质量使其非常适合制造心脏,大脑和眼睛支架;导管; 和心脏瓣膜。适用于这些应用的两种常见合金,镍钛(镍钛合金)和钴铬合金。近乎冷切的过程意味着可以将最精细的特征尺寸切成最薄的材料,同时仍保持机械和材料的完整性。即使是小直径的镍钛合金管,也不需要内部水冷却。

与常规微秒激光技术相关的后处理步骤包括机械,化学和电化学。机械步骤包括机加工,内径珩磨(清洁)和去毛刺。然后进行化学蚀刻以清理边缘,然后进行电抛光以完成整个项目。这些步骤不仅费时,而且会导致脆性,微裂纹和变形。许多零件最终进入了垃圾箱。产量往往在70%的范围内。

飞秒激光是干燥形式,不用水也不加热来切割零件。激光切割后,典型零件将经过电化学处理以使边缘变圆(参见图2)。该工艺提高了零件的完整性,消除了几个后处理步骤,从而使成品率接近95%。
飞秒激光
由厚度为100μm的镍钛诺制成的支架在激光切割的边缘质量和原始表面质量方面几乎没有差异。去除速率为0.25mm /秒。飞秒激光可以切割厚度最大为400μm的材料。

微加工系统

尽管微加工系统可用于制造精致的高价值组件,飞秒机不需要特殊的设置。典型的机器占地面积为84英寸乘44英寸,重1,500磅。机器需要平坦,水平的表面,但不需要加固的基础。激光系统和运动系统与外界振动隔离,因此可以在正常的车间环境中工作。

激光谐振器需要240 V单相连接。。通常的辅助气体是氩气。

机器以1级或4级配置交付。1级是完全封闭和互锁的,以符合ANSI Z136.1和设备与放射卫生中心(CDRH)的要求。不需要操作员或附近人员戴安全眼镜。4类机器是开放式的,因此要求操作员和该区域的任何人都必须佩戴符合激光波长的标准激光安全眼镜。

该系统使用专有的运动控制界面,可以将其配置为与各种现成的软件和硬件品牌一起使用。

江苏科茂自动化有限公司   www.jskemao.cn
数控焊割设备制造商