激光加工技术应用

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1、激光先进制造技术论文《激光加工技术的应用》学院：经济与管理学院专业：金融班级：1105姓名：杨承学号：2011131020029（一）引言20世纪20年代爱因斯坦提出的光受激辐射的概念预见了激光的产生,40年后的1960年美国科学家梅曼率先研制成功的第一台红宝石激光器标志着激光的正式诞生,随后,激光技术迅猛发展。继固体激光器后,气体激光器、化学激光器、染料激光器、原子激光器、离子激光器、半导体激光器、X射线激光器和光纤激光器相继问世,应用领域也扩展到诸如电子、轻工、包装、礼品、小五金工业、医疗器械、汽车、

2、机械制造、钢铁、冶金、石油等,为传统工业的技术改造和制造业的现代化提供先进的技术装备。激光与普通光相比有4个特性即:单色性(单一波长)、相干性、方向性和高光强。激光束易于传输,其时间特性和空间特性可以分别控制,经聚焦后可得到极小的光斑,具有极高功率密度的激光光束可以熔化、气化任何材料,也可对材料的局部区域进行精密快速加工。加工过程中输入工件的热量小,热影响区和热变形小;加工效率高;易于实现自动化。激光技术是一门综合性高新技术,涉及光学、机械学、电子学等学科。同样,激光加工设备也涉及到众多学科,因而决定了它

3、的高科技性和高收益率。纵观国际和国内激光应用情况经过多年的研究开发和完善,当代的激光器和激光加工技术与设备已相当成熟,形成了系列激光加工工艺。激光是本世纪的重大发明之一，具有巨大的技术潜力，专家们认为，现在是电子技术的全胜时期，其主角是计算机，下一代将是光技术时代，其主角是激光。激光因具有单色性、相干性和平行性三大特点，特别适用于材料加工。激光加工是激光应用最有发展前途的领域，国外已开发出20多种激光加工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用

4、于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。29（二）正文一、激光加工的原理及其特点1、激光加工的起源：早期的激光加工由于功率较小，大多用于打小孔和微型焊接。到20世纪70年代，随着大功率二氧化碳激光器、高重复频率钇铝石榴石激光器的出现，以及对激光加工机理和工艺的深入研究，激光加工技术有了很大进展，使用范围随之扩大。数千瓦的激光加工机已用于各种材料的高速切割、深熔焊接和材料热处理等方面。各种专用

5、的激光加工设备竞相出现，并与光电跟踪、计算机数字控制、工业机器人等技术相结合，大大提高了激光加工机的自动化水平和使用功能。2、激光加工的原理：激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能，利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属与非金属）进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一种加工新技术，涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产

6、生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。由于激光加工热影响区域小，光束方向性好，几乎可以加工任何材料。常用来进行选择性加工，精密加工。由于激光加工的特殊特点，其发展前景广阔，目前已广泛应用于激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、切削加工，快速成形，激光钻孔和基板划片，半导体处理等。加工过程大体上可分为如下几个阶段：1.激光束照射工件材料（光的辐射能部分被反射，部分被吸收并对材料加热，部分因热传导而损失）；2.工件材料吸收光能；3.29光能转变成热能是工件材

7、料无损加热（激光进入工件材料的深度极浅，所以在焦点中央，表面温度迅速升高）；4.工件材料被熔化、蒸发、汽化并溅出去除或破坏；5.作用结束与加工区冷凝。3、激光加工的特点：激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势①由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。②29它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。③激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。④激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工

8、，对非激光照射部位没有影响或影响极小。因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。⑤它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。⑥由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此是一种极为灵活的加工方法。⑦使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好。例如：1.美国通用电器公司采用板条激光器加工航空发动机上的异形槽，不到4H即可高质量完成，而原来采用电火花加工则需要9H以上。仅