Page 79 - 《橡塑技术与装备》2023年11期

新技术与新产品 华建民 等·激光标刻技术在轮胎生产中的应用

最后通过一光学焦距为 200 mm 的 CO 2 激光场镜聚 （3）对于一些精密细小的图案标刻要通过试验调
焦在轮胎表面。据式 1 可计算出其聚焦后焦斑直径为 整，由于 CO 2 激光聚焦光斑较大，标刻时要考虑光斑
300 um. 实 际标刻 中，由 于对此 波长 激光 吸收 极高， 的直径。要标刻的图案（见图 10）采用内部填充标刻，
实际应用中轮胎激光标刻痕迹会大于这个数值。分别 使用光纤激光标刻细节放大图（见图 11），使用 CO 2
通过表 4 所示参数在轮胎侧壁标刻图 1 所示图案，对 激光标刻细节放大图（见图 12），明显看出光纤激光
应标刻时间及标刻深度见表 4。 标刻的细节更接近原图。因此在用 CO 2 激光标刻轮胎
表 4 CO 2 激光标刻轮胎实验工艺参数 时，图案要做出相应的调整，才能标刻出细节清晰的
速度 线间距 标刻时间 标刻深度
占空比 /% 频率 /kHz -1 图案。
/(mm.s ) /um /s /mm
100 20 3 000 100 1.5 1
100 20 2 000 100 2.5 1.2
20 10 1 000 100 4.6 0.6
10 10 1 000 100 4.6 0.5
10 5 600 100 8.2 0.4

实验标刻图案的典型形貌（见图 8），由于轮胎对

CO 2 激光吸收率高，去除胎壁橡胶原理是通过激光烧
蚀，将去除材料直接气化被吸尘器抽走。从实验结果
看其标刻速度快，标刻深度可控，图案边缘光滑清晰，
从激光标刻轨迹剖面图（见图 9）可看出标刻端面无
细小裂口，对周边无任何不良影响。所以 CO 2 激光是
图 10 标刻 CAD 图
轮胎标刻应用比较理想的光源。但用 CO 2 做轮胎标刻
应用有以下几点要注意 ：

图 8 CO 2 激光标刻轮胎形貌

图 11 光纤激光标刻细节
图 9 CO 2 激光标刻轮胎剖面

（1）激光光路的密闭防护要做好，实际应用中灰
尘对激光的传输有较大的影响，对 CO 2 激光器激光输
出窗到振镜输入口之间最好采用密封式光路，要最大
限度的避免环境对其造成的不良影响。
（2）光功率较大时标刻轮胎，会有较大的火苗，
对火敏感的场所要注意避免，可通过调整工艺参数来
避免起火，但会导致标刻时间加长，也可通过对着标
刻部位吹洁净的压缩空气来避免起火，这个要求轮胎
定位要稳定，防止较大的气流会导致标刻期间轮胎发
生位移。
图 12 CO 2 激光标刻细节

年
2023 第 49 卷 ·31·