基於低功率雷射的陶瓷表面打標和雕刻裝置的製作方法
2023-04-28 03:24:01
專利名稱：基於低功率雷射的陶瓷表面打標和雕刻裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基於低功率雷射，在陶瓷類或上有陶瓷釉等矽酸鹽類物質上進行打標和雕刻的裝置，屬於雷射加工領域。
背景技術：
傳統的在陶瓷表面加工圖案方法，是指在泥坯完成後在表面塗上或畫上有顏色的陶瓷釉等塗料，然後再燒制方可完成。其缺點在於在燒制過程中泥坯的開裂或釉質的脫落都會導致圖案的損壞。並且在燒制完成後圖案不能修改。雷射標刻技術在圖案質量和圖案自由度方面是對傳統技術的一次重大改進。
現有的基於雷射的陶瓷表面打標和雕刻裝置通常採用功率在50W以上的二氧化碳雷射器，配合掃描振鏡或數控加工頭，直接將雷射引導照射在陶瓷表面進行標刻，且標刻的線條形式單一，美觀程度一般。
現有的基於雷射的陶瓷標刻技術要求雷射器能輸出很大功率(一般在20W以上)，裝置龐大複雜造價昂貴，並且需要龐大的冷卻設備，隨之而來的是設備造價以及能耗的增加，同時由於陶瓷對雷射的反射及散射，大功率雷射具有較高的危險性，大功率雷射器在陶瓷材料上進行標刻從耗能和成本上考慮都是不適合的。
實用新型內容
本實用新型解決了現有技術中低功率(<20W)雷射無法在陶瓷表面進行標刻的問題，提供了一種基於低功率雷射的陶瓷表面打標和雕刻裝置。實現了用低功率雷射在陶瓷表面標刻比較複雜的圖形，降低了陶瓷標刻的成本和能耗，實現了在陶瓷燒制完成之後再進行外觀的改變的過程，並且相對傳統燒制方法大大提高了製造的靈活度和速度。
為了實現上述目的，本實用新型採取了如下技術方案 一種基於低功率雷射的陶瓷表面打標和雕刻裝置包括控制輸出信號頻率的計算機、雷射器，計算機與雷射器通過數據線連接，雷射器上設置有一個伸出的雷射控制系統，位於雷射控制系統正下方的，是用於放置基底材料和覆蓋材料的加工平臺。
所述的雷射器，可以是光纖雷射器、Nd:YAG固體雷射器或二氧化碳雷射器，所使用的雷射為連續雷射或脈衝雷射。
所述的雷射控制系統，依具體的圖形和材料的不同，可以是掃描振鏡或數控雷射加工頭。
本實用新型的工作原理是雷射器發出雷射，雷射束照射到掃描振鏡或
直接由數控雷射加工頭輸出，掃描振鏡或加數控雷射工頭由計算機控制，使得雷射可以在加工平臺上的基底材料表面按所需圖形走過一定路徑。
雷射束照射在基底材料表面的覆蓋層上，由於雷射攜帶的大量能量使得在覆蓋材料與基底材料之間產生大量的熱，由此發生伴隨光化學反應的熱化學反應，並伴有炸裂的啪啪聲或劇烈燃燒的嗞嗞聲，並有煙霧產生。
用此方法生成的標刻痕跡經過水、酒精、砂紙、超聲波清洗等方法均不會被去除或破壞。
使用該裝置可以使用很低功率的雷射，並且可以保持相對較高的加工速度，產生的標刻痕跡邊緣清晰，線條銳利，可以應用在陶瓷成品的後期利用，如個性化裝潢等方面。並且可以提高生產效率，降低勞動強度。
附圖為本實用新型的基本構造系統示意圖
l-計算機，2-雷射器，3-雷射控制系統，4-加工平臺，5-基底材料，6-覆蓋材料。
具體實施方式
如圖所示，本實用新型的一種低功率雷射的陶瓷表面打標和雕刻裝置的基本構造主要包括控制輸出信號頻率的計算機l、 二氧化碳雷射器2，計算
機1與二氧化碳雷射器2通過數據線連接，二氧化碳雷射器2上設置有一個伸出的雷射控制系統3，本處選用的是數控雷射加工頭，位於數控雷射加工頭正下方的，是用於放置基底材料5和覆蓋材料6的加工平臺4。
在計算機1中導入要標刻的圖形或文字，應用圖形生成軟體，使之轉換成為數控雷射加工頭匹配的控制軟體能夠識別的文件格式。將基底材料放置在加工平臺4上，保持基底材料5上表面與雷射束焦點所在水平面處於同一平面，將覆蓋材料6覆蓋於基底材料表面。調整雷射功率和掃描速度，雷射功率範圍在5W至50W之間，掃描速度範圍為5-60mm/s，優選25-35mm/s，打開二氧化碳雷射器2，雷射控制系統將根據計算機1輸出的圖形信號進行標刻。掃描完成後移去覆蓋材料6;用酒精或水擦拭基底材料5表面，留下清晰銳利的掃描路徑組成的線條和圖案。
有必要在此指出的是本實施例只用於對本實用新型進行進一步說明，不能理解為對本實用新型保護範圍的限制，本領域的技術熟練人員可以根據上述本實用新型的內容對本實用新型作出一些非本質的改進和調整。
所述的雷射器2，還可以選用光纖雷射器或Nd:YAG固體雷射器，使用的雷射為連續雷射或脈衝雷射。
所述的雷射控制系統3，還可以是掃描振鏡。
權利要求1、一種基於低功率雷射的陶瓷表面打標和雕刻裝置，包括控制輸出信號頻率的計算機(1)和雷射器(2)，其特徵在於，計算機(1)與雷射器(2)通過數據線連接，雷射器(2)上設置有一個伸出的雷射控制系統(3)，位於雷射控制系統(3)正下方的，是用於放置基底材料(5)和覆蓋材料(6)的加工平臺(4)。
2、 根據權利要求1所述的一種基於低功率雷射的陶瓷表面打標和雕刻裝 置，其特徵在於，所述的雷射器(2)，可以是光纖雷射器、Nd:YAG固體雷射 器或二氧化碳雷射器中的一種，所使用的雷射為連續雷射或脈衝雷射。
3、 根據權利要求1所述的一種基於低功率雷射的陶瓷表面打標和雕刻裝 置，其特徵在於，所述的雷射控制系統(3)，依具體的圖形和材料的不同， 可以是掃描振鏡，也可以是雷射數控加工頭。
專利摘要本實用新型公開了一種基於低功率雷射的陶瓷表面打標和雕刻的裝置，屬於雷射加工領域。一種基於低功率雷射的陶瓷表面打標和雕刻裝置，包括控制輸出信號頻率的計算機(1)和雷射器(2)，其特徵在於，計算機(1)與雷射器(2)通過數據線連接，雷射器(2)上設置有一個伸出的雷射控制系統(3)，位於雷射控制系統(3)正下方的，是用於放置基底材料(5)和覆蓋材料(6)的加工平臺(4)。由於本實用新型採用低功率雷射作為光源，設備簡單成本低廉，能耗低，放熱量少，在加工過程中不需要龐大的冷卻裝置，並且由於可以採用掃描振鏡控制的方法，標刻速度快，圖案清晰美觀。
文檔編號B28D1/00GK201261223SQ20082011019
公開日2009年6月24日 申請日期2008年9月12日 優先權日2008年9月12日
發明者呂鵬飛, 威 楊, 陳繼民 申請人:北京工業大學