激光切割加工 前景如何？

一、激光切割加工 前景如何？

激光切割和线材成型是镍钛诺医疗器械制造中最常用的两种工艺。本研究探讨了在最终表面处理步骤中去除的材料量的变化如何影响 Z 型支架的耐腐蚀性，这些支架要么是从管上激光切割的，要么是从金属丝上定型的。所有部件都经过典型的热处理工艺，以达到 25±5 C 的奥氏体完成温度 (Af)，随后采用电化学钝化工艺进行后处理。记录后处理过程中的总重量损失，并调整过程以创建重量损失量小于 5%、小于 10% 和小于 25% 的组。然后将零件压接至 6 毫米，并允许膨胀回其原始直径。腐蚀测试结果表明，平均而言，随着材料去除量的增加，两组 Z 型支架的腐蚀击穿电位均有所增加，标准偏差也有所降低。此外，与激光切割 Z 型支架相比，线形 Z 型支架需要的材料去除量更少，以实现高耐腐蚀性。最后，对线形 Z 型支架进行的 7 天镍离子释放测试显示，从低体重减轻组每天浸出的 0.0132 毫克镍急剧减少到中等和高度减轻组的大约 0.001 毫克/天。

一、简介

镍钛合金是一种由接近等量的镍和钛组成的金属合金。它表现出非常独特的性能，包括热弹性、耐腐蚀性和生物相容性，使镍钛合金成为生物医学设备的最佳候选材料。利用镍钛合金的超弹性和形状记忆特性所需的加工过程包括在最常见的400至600℃的温度下进行短时间的热处理（2-10分钟）。这些热处理在镍钛合金上形成一种氧化物，从而改变了合金的表面化学性质和随后的生物相容性。

镍钛合金医疗设备的生物相容性一直是人们关注的问题，因为已知合金中的镍元素具有毒性。Tre´panier等人进行的研究表明，通过利用适当的钝化技术，如电抛光，可以大大改善镍钛合金的耐腐蚀性。更多的研究已经证明，电抛光在许多生物液体中具有出色的耐腐蚀性，以及在汉克斯生理溶液中进行的长期浸泡测试中有限的镍离子释放。正因为如此，电抛光现在被认为是镍钛合金医疗设备钝化的黄金标准。

在进行了全面的文献审查后，似乎在电化学钝化过程中去除的材料数量与设备的生物相容性之间建立联系的研究有限。此外，尽管众所周知，镍钛合金医疗设备现在是利用激光切割以及线成型工艺制造的，但很少有研究用来研究不同的后处理条件是否是实现可比的腐蚀结果所必需的。

这项研究试图确定在镍钛合金医疗设备的后处理过程中，材料的去除量是否对其耐腐蚀性和生物相容性有直接影响。还将探讨如何修改这些钝化过程，以实现激光切割和线型Z型支架的类似生物相容性特征。

二、实验方法

2.1 材料

本研究中评估的激光切割和金属丝形式的Z型支架采用了超弹性镍钛合金地面管和含镍50.8 at.%的光亮金属丝。壁厚为0.455毫米的镍钛合金管被激光切割成一般的Z形支架图案。然后，使用典型的支架扩张工艺，包括在心轴上进行多次热处理，以达到28毫米的最终外径，对切割后的装置进行扩张。加入一个调整步骤，将Af增加到25±5℃。线形Z型支架是用0.450毫米的金属丝制造的。线状体在夹具上的形状设置与激光切割设备的工艺条件相似，以达到相同的最终外径和Af温度。激光切割和线状Z型支架都经历了不同程度的电化学钝化过程，以形成重量损失低于5%、低于10%和低于25%的组。钝化过程结束后，将支架压在一个6毫米的针上，让其恢复到原来的直径，以模拟被装入输送系统并随后展开。

2.2 腐蚀测试

根据ASTM F2129-08标准，使用EG&G Princeton Applied Research 273A型恒电位仪进行恒电位极化腐蚀测试。该恒电位仪由一台装有Electrochemistry PowerSuite腐蚀测试软件的计算机控制。饱和甘汞电极（SCE）被用作电位的参考电极，而两个铂金辅助电极被用作反电极。所有的样品都在一个适当的极化池中进行测试，极化池中充满了PH值为7.4的磷酸盐缓冲盐水（PBS）溶液。水浴保持测试溶液的温度为37±1℃。在浸泡测试样品之前，PBS被去水30分钟，在整个测试过程中也是如此。开路电位（OCP）被监测了1小时，然后以0.167 mV/s的电压扫描率对样品进行极化。反向扫描被放弃，以定位任何坑的起始点。每个被测试的器件都由其静止电位（Er）和击穿电位（Eb）来表征。如果器件在腐蚀测试期间没有经历点蚀，而是在氧化层没有被击穿的情况下达到了氧气演化，则记录Eox ev。对于激光切割和线状Z型支架，每个失重组都有三到十二个样品进行腐蚀测试。对于那些分解值范围大的组别，样本量增加，以确定是否有异常值。然后在MiniTab中使用击穿电位和氧进化电位创建箱形图。

2.3 表面特征分析

在Quanta200 3D DB Magnum扫描电子显微镜（SEM）下对Z型支架进行了成像，以区分额外的加工如何影响激光切割和线型装置的表面特征。此外，每个减重组中的一个线状Z型支架的氧化层厚度用奥杰电子能谱（AES）进行了表征。

2.4 镍离子释放试验

将每个减重组的三个线状样品放在适量的PBS溶液中。溶液的体积是这样的：每暴露1平方厘米的表面积就有1毫升的溶液，这样样品就被完全浸入。在37摄氏度的静态条件下，让这些装置在PBS中浸泡7天。在7天结束时，用ICP-MS仪器对样品中释放的镍的数量进行量化。

三、结果与讨论

经过后处理且重量损失小于 5% 的激光切割 Z 型支架表现出广泛的腐蚀值，导致平均击穿电位为 630 mV v. SCE，标准偏差为 319 mV v. SCE。这一组中的三个器件根本没有经历击穿。该组共测试了9个样品，没有一个数值是异常值。小于10%的重量损失组的平均击穿电位为609mV.v.SCE，12个器件中的8个达到了氧气演化，而氧化层没有击穿。失重最高组的三个激光切割的Z型支架都没有导致任何腐蚀损坏。表1总结了激光切割Z型支架的腐蚀参数。一般来说，随着钝化过程中更多材料的去除，激光切割的Z型支架的平均击穿电位增加，腐蚀击穿值的标准偏差减少。

表1 激光切割Z型支架的腐蚀参数

线形Z型支架的耐腐蚀性也随着后加工失重的增加而增加，与激光切割Z型支架的趋势相同。图1显示了线型Z型支架组的典型极化曲线。

图1 用低、中、高失重量制造的线状Z型支架的典型极化曲线。平均而言，抗腐蚀能力随着失重量的增加而增加。在激光切割的Z型支架上也观察到类似的趋势

低重量损失组的所有支架均出现点蚀，平均击穿电位为 176 mV v. SCE，高重量损失组的所有三个装置均达到氧气释放而氧化层未击穿。重量损失低于10%的组别中，六个设备中有五个达到了氧气进化。其中一个支架在597 mV v. SCE时出现点蚀。由于样本量小，不能确认这是一个真实的结果还是一个异常值。表2总结了线状Z型支架的腐蚀结果。

表2 线形Z型支架的腐蚀参数

尽管随着材料去除量的增加，耐腐蚀性能增加的总体趋势适用于激光切割和金属丝形式的Z型支架，但在结果中仍有一些重要的差异需要注意。图2和图3是箱形图，分别说明了激光切割和线切割产品形式在每个重量损失组中的腐蚀结果的变化。击穿电位（Eb）和氧进化电位（Eox ev）都包括在箱形图中。

图2 腐蚀结果的变化与激光切割Z型支架的重量损失的关系。该数据包括击穿电位和氧进化电位。

图3 腐蚀结果的变化与线型Z型支架的重量损失的关系。该数据包括击穿电位和氧进化电位。

激光切割的Z型支架在低度和中度失重组中的腐蚀值变化更大，而线型装置则不然。在将材料重量损失增加到25%以下后，两种产品形式的变异性明显下降。此外，我们发现，除了一个基准点之外，线型Z型支架比激光切割装置需要更少的材料去除量来持续实现氧气进化。由于这两个设备的制造过程在各个方面都是平行的，从形状设置到钝化，这种差异必须与激光切割过程有关。众所周知，激光切割会产生重铸材料的热影响区（HAZ），如果没有完全去除，会导致不良的疲劳结果。这项研究表明，如果没有完全溶解，热影响区也可能在设备的腐蚀和生物相容性的退化中起到一定作用。计划在这一领域进行进一步研究，以确定在改变加工后的失重量后，究竟还有多少HAZ。

对激光切割和线状Z型支架的SEM分析也显示了两种产品形式在经过不同程度的后处理后，其表面状况的显著差异。图4显示了一系列的SEM图像，描述了激光切割装置的外部和侧面是如何随着材料的去除而变得光滑的。由于激光切割通过创造一个HAZ区域来改变支架的侧壁，侧壁比在简单的线状装置上观察到的要粗糙得多。即使在中等程度的减重下，尽管Z型支架的外表面看起来很光滑，但切割后的侧壁仍然表现出大量的粗糙度。

图4 扫描电子显微镜图像显示了激光切割的Z型支架的侧面和外表面，电化学处理（a）<5%，（b）<10%，和（c）<25%的重量损失

图5显示了线状Z型支架的类似图像进展情况。对于这些装置，通过额外的后处理，线材表面的拉丝线被平滑掉了。因为拉丝线在金属丝的圆周上是一致的，而不是像激光切割Z型支架那样只存在于设备的一个面上，所以即使在中等重量损失的情况下，更均匀的处理也是可能的。激光切割和金属丝成型装置的表面状况与观察到的腐蚀值的差异有很大关系。更光滑的表面处理似乎导致了更高的耐腐蚀性。

图5 扫描电子显微镜图像显示线状Z型支架的电化学处理，(a)重量损失<5%，(b)<10%，(c)<25%。

对线状Z型支架进行了额外的特征研究，以了解氧化层厚度和生物相容性如何受到材料去除量的影响。AES深度剖析显示，与中、高失重组相比，低失重组的氧化层明显更厚。镍离子释放数据也遵循类似的趋势，<5%失重组的设备每天浸出的镍比其他两个失重组多10倍。表3提供了实际的氧化层厚度和镍离子释放测量值。本研究发现的数据与Clarke等人报告的结果一致，后者也表明，镍钛合金上较厚的氧化物导致在浸泡测试期间从装置中浸出的镍数量增加。以前对镍钛合金氧化的研究也显示，较厚的氧化物往往是多孔的和不均匀的，这可能为镍扩散到表面提供了途径。将对激光切割的Z型支架上形成的表面氧化物及其对镍浸出的敏感性进行进一步的特征分析，以确定是否观察到类似的结果。

表3 氧化物厚度和镍离子释放数据

人们怀疑，更大量的重量损失会导致更高和更一致的耐腐蚀性，因为在表面上形成了更均匀的不含镍的氧化层。以前的研究表明，为了使镍钛合金达到卓越的耐腐蚀性，氧化层的均匀性是极为关键的。众所周知，对镍钛合金的典型热处理，如本研究中进行的热处理，会产生一层外层的氧化钛，在其下面是混合氧化物和富镍相的层。如果在后处理过程中没有去除足够的材料，镍的区域可能会暴露在测试溶液中，导致较低的击穿电位，以及镍离子释放。此外，不均匀和厚的表面氧化层，如图4(a)和(b)中激光切割的侧壁上观察到的那些，也更容易在模拟压接和部署这些支架的过程中出现裂纹。钝化过程中产生的较薄的氧化物更纯净、更具保护性，并且在受力时具有弯曲的能力，从而具有特殊的生物相容性。

四、结论

本研究考察了从激光切割或金属丝成型的镍钛合金装置中去除的材料数量与每个装置的生物相容性之间的重要关系。在这两种情况下，制造的Z型支架的腐蚀行为都得到了改善，并且与较高的减重量更加一致。我们还发现，线型Z型支架比激光切割的同类产品需要更少的材料去除，因为不需要去除HAZ。对线型Z型支架的进一步表征显示，更多的材料去除导致了更薄、更均匀的氧化层，在生理溶液中浸泡7天时释放的镍离子更少。基于这些结果，在优化线型或激光切割植入装置的工艺时，必须去除足够的材料，以提高对局部腐蚀（点蚀）的抵抗力，并尽量减少镍离子释放。虽然已经提供了一般的减重指南，但应始终对完成的装置进行腐蚀测试，以确保一致的耐腐蚀性。

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三、激光切割怎么分段切割？

切割如下操作

 1:排版编程，这是把需要切的工件通过虚拟放进板材里的步骤，确保不会切外面去。

2:抬板上料。这一步要注意材料放的尽量正，不然对边会难一点。

3:根据板厚更换激光头等配件。不同板厚对应不同激光头。

4:寻边调参数切割。

      以上基本就是目前激光的操作步骤

四、激光切割怎么定点切割？

首先要保证从激光切割机中的激光发生器射出的激光能准确的打到1号反射镜的中央，在进行调试的时候要在2号反射镜前加一块纸板测试出光斑的位置，以免激光辐射伤到人。逐步调整横梁位置到离激光管最远的地方，调整两个标记直到标记中心重合。如此重复，直到激光能摄到指定的位置，具体如下：

（1）第一道光的调整

用十字光靶贴在反射镜a的调光靶孔上，手动点动出光，微调反射镜a的底座及激光管支架，使光打在靶孔中心，注意光不能被挡；

（2）第二道光的调整

（3）第三道光的调整（注：十字架将光斑左右对分）

将反射镜c移至远程，把光导进光靶，在进端与远程各打靶一次，对比十字架的位置调成跟近端光斑中十字架的位置一样，这时表明光束与x轴平行。此时光路偏里或外，则需将镜架b上的调节螺丝同松或紧，直至左右对分。

（4）第四道光的调整

用透明胶带粘在出光口上，使出光孔在胶纸上留下一个圆形痕迹，点动出光，取下胶纸观察小孔位置，视情况调节镜架c上的调节螺丝直至光斑圆且正为止。

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五、激光切割紫铜切割技巧？

激光切割紫铜的切割技巧需要一定的专业知识和经验激光切割紫铜需要注意以下方面：- 激光功率：紫铜的熔点相对较高，需要激光功率较高才能有效切割；- 切割速度：过快或过慢的切割速度都会影响切割质量，需要根据具体情况进行调整；- 气体保护：激光切割紫铜需要使用惰性气体进行保护，避免氧化反应影响切割质量；- 合理设置切割参数，根据实际情况调整焦点、切割速度、功率等参数此外，为了保证切割质量和效率，还需要保证激光切割机的设备维护和保养，及时清理光路系统，定期检查光学元件和气路管道，确保设备正常运行，切割效果达到最佳

六、大连哪儿有能做激光钢管切割，以及激光平板切割，求推荐一下，谢谢?

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七、激光切割工艺？

激光切割是利用高功率密度的激光束扫描过材料表面，在极短时间内将材料加热到几千至上万摄氏度，使材料熔化或气化，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，达到切割材料的目的。激光切割，由于是用不可见的光束代替了传统的机械刀，激光刀头的机械部分与工作无接触，在工作中不会对工作表面造成划伤；激光切割速度快，切口光滑平整，一般无需后续加工；切割热影响区小，板材变形小，切缝窄（0.1mm~0.3mm）；切口没有机械应力，无剪切毛刺；加工精度高，重复性好，不损伤材料表面；数控编程，可加工任意的平面图，可以对幅面很大的整板切割，无需开模具，经济省时。

八、激光切割流程？

回答如下：激光切割流程主要包括以下几个步骤：

1. 设计文件：设计师根据客户的要求和切割对象的形状、大小等参数，使用CAD软件进行设计。

2. 准备材料：将需要切割的材料准备好，包括厚度、尺寸、表面平整度等，以确保切割质量。

3. 设置参数：根据材料的类型、厚度等参数，设置激光切割机的功率、速度、光束直径等参数，以确保切割质量。

4. 开始切割：将设计好的文件导入激光切割机，按下开始按钮，激光切割机会自动开始切割。

5. 检验质量：切割完成后，需要对切割结果进行检验，看是否符合要求。

6. 收尾工作：将切割好的材料进行清理和整理，然后进行包装和运输。

总的来说，激光切割流程较为简单，但需要注意的是每一步都需要严格按照要求进行操作，并且需要注意安全问题。

九、激光切割参数？

对于零件的激光切割，工艺参数一般需要从以下几个方面进行考虑: 1）切割速度2）焦点位置3）辅助气体压力 4）激光输出功率 激光切割机功率是影响切割质量的重要因素之一。激光功率越大，所能切割的板材厚度也越厚。在相同板厚时，切割不锈钢及铝等有色金属比切割碳钢所需激光功率要大得多。但随着激光功率的增加，切缝宽度和热影响区均会增大。

随着激光功率的增加，切割速度和可切割板厚均增加。

如果低碳钢板厚增大，则应采用较大直径的喷嘴和较低的氧气压力，以防止烧坏切口边缘。

铝板对激光有强烈的反射作用和高导热性,比低碳钢和不锈钢难以切割。

与切割低碳钢相比，在同样激光功率下，切铝合金的切割速度和可切板厚均较低。

十、亚克力激光切割机布料激光切割机皮革激光切割机？

准备东西如下：

1.爱普生8色打印机2.激光镭射切割机3.亚克力原材料4.稍微好一些的电脑5.一些零零碎碎的工具材料（不要问我为什么知道，因为我在做）

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