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產(chǎn)品分類

Product classification

- 技術(shù)支持 -

以客戶為中心,以責(zé)任為根本
了解激光雕刻陶瓷網(wǎng)紋輥的作用與生產(chǎn)過程
發(fā)布時(shí)間:2017-12-13  瀏覽次數(shù):12833
網(wǎng)紋輥雖然只是柔印機(jī)的一個(gè)部件,但其對圖案的設(shè)計(jì)生成卻有很大影響。紙箱印刷并不是只生產(chǎn)一個(gè)紙箱,而是要生產(chǎn)成千上萬個(gè)客戶期望完全一樣的紙箱。盡管設(shè)計(jì)人員已經(jīng)把紙板柔印提高到了以前難以想象的境界,但如果沒有足夠的網(wǎng)紋輥的相關(guān)知識,要兼顧一致性和高效性來提高圖像印刷質(zhì)量幾乎是不可能的。網(wǎng)紋輥的最初概念很簡單:表面雕刻了杯狀網(wǎng)孔的鋼滾筒,用來把一定量的油墨傳遞給印版。然而,如果不了解網(wǎng)紋輥外圍技術(shù)的提高,在印刷應(yīng)用中也很難做出正確的選擇。三十年前,網(wǎng)紋輥的唯一選擇是機(jī)械雕刻的輥體,它們是通過壓花模具在輥體表面滾壓出一定形狀的網(wǎng)孔來實(shí)現(xiàn)的。壓花完成后,慣例是在其表面再鍍一層硬鉻。這樣的網(wǎng)孔形狀一般有四棱錐型和四棱臺型。

機(jī)械雕刻網(wǎng)紋輥磨損很快,盡管表面電鍍了硬鉻層。磨損會使墨量很快下降。另外,無法生產(chǎn)更精細(xì)的壓花模具也造成了網(wǎng)孔線數(shù)上的一個(gè)限制。大部分機(jī)械雕刻網(wǎng)紋輥的線數(shù)無法超過500線。在今天應(yīng)用了反向刮刀和密封式雙刮刀的高效印刷車間,機(jī)械雕刻網(wǎng)紋輥實(shí)際上是無法應(yīng)用的。另外,鍍鉻輥的典型硬度范圍為HV850-950,而激光雕刻陶瓷網(wǎng)紋輥的硬度范圍為HV1100-1350。對于設(shè)計(jì)者來講,很重要的一點(diǎn)是要理解不同的等離子雕刻類型會明顯地影響網(wǎng)紋輥的釋墨性能。這就意味著,來自不同廠家的輥體雖然線數(shù)、載墨量都一樣,但實(shí)際使用效果卻不盡相同。油墨釋放率不同導(dǎo)致不同的印刷密度。另外,網(wǎng)紋輥理論容積和實(shí)際轉(zhuǎn)移容積是兩個(gè)完全不同的概念。陶瓷層的孔隙率對油墨的釋放有很大影響。不同的孔隙率造成不同的印刷密度。陶瓷層硬度決定輥體壽命和印刷密度的穩(wěn)定性。容積、孔隙率、硬度、激光雕刻和陶瓷噴涂的結(jié)合控制等等,每一個(gè)因素都影響到一個(gè)網(wǎng)紋輥的最終性能。簡單一句話:網(wǎng)紋輥不是日用品。解剖陶瓷網(wǎng)紋輥首先,選擇基體最初的網(wǎng)紋輥基體是由無縫鋼管制造的。盡管很耐用,但這些輥體很重,而且不正確的維護(hù)還會造成腐蝕問題。為對付腐蝕問題,薄壁不銹鋼基體引入市場。重量輕了,這些輥體卻更昂貴。然而卻有耐腐蝕的好處。

新的技術(shù)提升是碳纖維輥體。表面看起來,碳纖維輥體和傳統(tǒng)的鋼輥體沒什么不同,軸頭也很相似。然而,碳纖維結(jié)構(gòu)的輥體比相同規(guī)格的鋼輥體重量要輕40-60%。另外,它的好處就是更硬和更穩(wěn)定。表面噴涂同樣耐用的陶瓷涂層,雕刻模式和傳統(tǒng)激光雕刻網(wǎng)紋輥相同。碳纖維輥體的結(jié)構(gòu)首先是一個(gè)高強(qiáng)度輕重量的管子。涂布有高性能樹脂的高強(qiáng)度碳纖維細(xì)繩纏繞在芯軸表面,形成管體??紤]管體長度的影響,碳纖維繩的強(qiáng)度、纏繞的角度、管壁的厚度等參數(shù)要根據(jù)客戶的規(guī)格來制定。纏繞之后,在高溫下凝固。從而產(chǎn)生一個(gè)剛性、輕的復(fù)合管體。軸頭是下一步選擇。可使用各種材料,包括碳纖維、碳鋼、不銹鋼、鋁等。通過高強(qiáng)度環(huán)氧樹脂把軸頭壓焊到管體端,實(shí)現(xiàn)復(fù)合連接結(jié)構(gòu)。這種方法要把軸頭完全裝入復(fù)合管壁內(nèi)。

產(chǎn)生陶瓷層網(wǎng)紋輥表面的硬陶瓷層是由等離子槍產(chǎn)生的。名稱來源于產(chǎn)生陶瓷層的氣體等離子體或梨子化氣體。噴嘴由陽極和陰極組成,兩極接高壓電,產(chǎn)生電弧。工作氣體流過高壓電弧并被離子化,產(chǎn)生的能量使氣體在高壓下膨脹。高壓氣體逃逸到噴嘴口處,形成一束熱膨脹等離子高速焰流。氧化鉻涂層粉被噴射進(jìn)噴槍并穿過電弧。等離子焰心的溫度接近30000℃,氧化鉻粉末穿過焰心被熔化,并沉積到噴槍前旋轉(zhuǎn)的輥體表面。涂層厚度由輥體旋轉(zhuǎn)速度和噴槍移動(dòng)速度決定。該陶瓷層為網(wǎng)紋輥提供耐腐蝕性和耐磨性. 涂層成分及粉末顆粒度影響涂層的耐磨性,選擇顆粒度細(xì)小且內(nèi)部結(jié)合強(qiáng)度高的陶瓷顆粒有利于提高涂層的耐磨性能當(dāng)然,輥體還要進(jìn)行激光雕刻。這就意味著該陶瓷層要能夠承受激光雕刻過程而又要保持它的特性和表面的完整性。涂層和輥體表面間的結(jié)合強(qiáng)度必須超過5000psi,該值保證它在最苛刻的使用環(huán)境下仍不至脫落。

孔隙率的重要性設(shè)計(jì)者必須理解涂層孔隙率這個(gè)概念??紫堵试降?涂層將越平滑,越適合更精細(xì)的雕刻。高質(zhì)量的涂層必須具有低的孔隙率, 適當(dāng)?shù)谋砻鎻埩κ蛊渚哂幸欢ǖ某馑?適當(dāng)?shù)尼尫畔禂?shù))。這將使網(wǎng)孔更容易清洗,且增強(qiáng)對各種清洗溶劑的抗性。

選擇雕刻參數(shù)每種雕刻都由三部分組成:角度、線數(shù)、深度(或體積)。這三個(gè)參數(shù)的組合結(jié)果幾乎是無限的,設(shè)計(jì)者的選擇要看希望得到的圖案效果。雕刻類型也依賴于所用激光器的類型?;镜牡窨填愋褪怯蒀O2激光器產(chǎn)生的,更復(fù)雜的雕刻是由YAG激光器產(chǎn)生的。激光雕刻網(wǎng)紋輥行業(yè)里的領(lǐng)導(dǎo)者也為他們的雕刻提供各種終端技術(shù)。每個(gè)設(shè)計(jì)對于最終產(chǎn)品都有不同的效果。激光雕刻過程許多人對于激光技術(shù)的應(yīng)用都很熟悉了,特別是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域.然而,最近幾十年,激光的應(yīng)用范圍已經(jīng)擴(kuò)展到了焊接、自動(dòng)化、鉆孔、蝕刻、印刷等許多領(lǐng)域。使用最普通的激光器類型是CO2激光器,它是利用CO2分子與He、N的結(jié)合而產(chǎn)生脈沖能量。每個(gè)脈沖能量在輥體表面的陶瓷層上留下燒蝕痕跡。隨著CO2激光器性能的提高及脈沖頻率的增加,制造商可以更快的速度更穩(wěn)定地生產(chǎn)網(wǎng)紋輥。最近幾年,YAG激光器被印入網(wǎng)紋輥行業(yè)。它不是以氣體產(chǎn)生激光能量,而是以YAG陶瓷晶體(釔鋁石榴石)來產(chǎn)生激光能量.因此,被稱為固體激光器。兩者間主要的不同是激光脈沖形狀和波長。由于CO2激光器的運(yùn)行特性,它會產(chǎn)生所謂的“長衰減”。這會導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)方向的網(wǎng)墻高度的降低,從而造成不必要的網(wǎng)孔間的通溝。有時(shí),這會造成很差的印刷效果。CO2激光還有一個(gè)低的上升時(shí)間,這會造成網(wǎng)墻上更多的重鑄物,從而產(chǎn)生刮刀磨損及各種印刷質(zhì)量問題。相應(yīng)地,固體激光器產(chǎn)生的激光脈沖具有非常陡直的上升時(shí)間和短的衰減,可產(chǎn)生網(wǎng)墻清晰、結(jié)構(gòu)對稱的干凈網(wǎng)孔。

波長CO2激光波長為10.6μm,以不可見光的形式產(chǎn)生能量。固體激光器產(chǎn)生的激光波長為1.06μm。激光波長與可以聚焦到的最小可能光斑的數(shù)學(xué)關(guān)系決定了CO2雕刻高線數(shù)的極限。CO2激光雕刻的最高線數(shù)為1000lpi,超過這個(gè)線數(shù),雕刻質(zhì)量急劇惡化。使用固體激光可以輕易使線數(shù)達(dá)到1500lpi。固體激光也可提供好的耦合,這跟激光和陶瓷材料間的相互作用有關(guān)。當(dāng)激光束打擊到陶瓷材料時(shí),一部分能量被反射,剩下的能量被材料吸收。激光到達(dá)網(wǎng)紋輥表面的Cr2O3時(shí),產(chǎn)生兩個(gè)過程:陶瓷層的熔化和汽化。汽化的越完全,陶瓷層的質(zhì)量越好。然而,通常要有一部分涂層熔化而不汽化,這就會產(chǎn)生所謂的重鑄現(xiàn)象。固體激光可以使重鑄保持在一個(gè)最少量狀態(tài)而提供最大量的汽化。結(jié)果是得到一個(gè)更光滑的高質(zhì)量的雕刻效果,可以降低刮刀磨損。另外,更陡直的網(wǎng)墻產(chǎn)生更大的網(wǎng)孔容積。另外一個(gè)好處是,激光束在陶瓷表面的聚焦能力。該過程就象顯微鏡、照相機(jī)的調(diào)焦,要在整個(gè)輥面獲得一致的雕刻效果,就要求焦距不變。相對于CO2激光,固體激光對焦距變化不那么敏感,所以由輥體的錐度和跳動(dòng)引起的雕刻效果變化較小。實(shí)際上加工沒有任何錐度和跳動(dòng)的輥體是不可能的。使用CO2激光器,可能會使輥體兩端的雕刻效果不同。標(biāo)準(zhǔn)雕刻模式激光雕刻陶瓷網(wǎng)紋輥的網(wǎng)線最初雕刻角度為45°,部分原因是由于它是機(jī)械雕刻網(wǎng)紋輥的典型雕刻角度。另外,客戶對45°雕刻輥體的性能比較熟悉。隨著工業(yè)發(fā)展,更多的雕刻角度被介紹給網(wǎng)紋輥用戶。主要有30°和60°,這兩種雕刻相對于45°模式,在相等的面積內(nèi)雕刻的網(wǎng)孔數(shù)量增加了15%。這樣就使油墨分散的更均勻,印刷質(zhì)量更好。對于要求涂布更高黏度的電子或UV干燥墨,推薦使用網(wǎng)孔間有輕微通溝的30°雕刻模式。60°雕刻已經(jīng)成為今天最流行的雕刻模式,主要因?yàn)榫W(wǎng)孔排列緊湊,另外這種雕刻非常適合于今天的刮墨刀技術(shù),與各種類型的刮墨刀配合都好,磨合期短。設(shè)計(jì)者選用這種雕刻角度將會得到滿意的印刷效果。先進(jìn)的雕刻技術(shù)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)產(chǎn)生了更先進(jìn)的網(wǎng)線雕刻模式。例如螺旋線和三螺旋線網(wǎng)墻雕刻。盡管這種雕刻模式仍然使用傳統(tǒng)的激光技術(shù),但它以獨(dú)特的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)區(qū)別于標(biāo)準(zhǔn)雕刻模式。網(wǎng)孔之間連續(xù)的突起網(wǎng)墻支撐刮墨刀,讓雕刻出的平滑表面可提供更大的容墨空間。經(jīng)過兩年的發(fā)展,這種雕刻設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)雕刻目前可以更大的油墨轉(zhuǎn)移量。針孔問題也因其超強(qiáng)的釋墨能力而得到了消除。另外,由于網(wǎng)孔間特殊的連通結(jié)構(gòu)而更易清洗。傳統(tǒng)雕刻模式很容易把油墨、黏膠、光油等沉積在網(wǎng)孔低部。另一種新的雕刻設(shè)計(jì)是90°螺旋線,即沿輥體圓周方向的雕刻凹槽(沒有單獨(dú)的網(wǎng)孔)。脊?fàn)罹W(wǎng)墻支撐刮墨刀。這種雕刻提供更高的印刷密度、改善油墨轉(zhuǎn)移、易清洗、更大的涂布量。不管是用CO2還是用YAG激光雕刻,沒有網(wǎng)孔的平滑輥體表面改善刮墨刀的刮墨作用。這中平滑表面還能減少刮刀振動(dòng),提高印刷質(zhì)量。
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