[精品]激光加工的现状及发展趋势.doc

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1、激光加工的研究现状及其发展前景激光技术是20世纪60年代初发展起來的一门新兴科学，在材料加T方面，已逐步形成了一种崭新的加工方法——激光加工（LasserBeamMachining简称IBM）。激光加工可以用于打孔、切割、电子器件的微调、焊接、热处理、以及激光存贮等各个领域。由于激光加工不需要加工工具、而且加T速度快、表面变形小、可以加工各种材料，己经在生产实践领域屮愈来愈多地显了它的优越性,越来越受到人们的重视。一激光加工的原理及其特点1.激光加工的原理激光加工是将激光朿照射到工件的表血，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体

2、表更性能。由于激光加T是无接触式加T.,T.具不会与丁•件的表面育接磨察产生阻力，所以激光加T的速度极快、加工对象受热影响的范囤较小而且不会产生噪音。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。2.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最及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。%1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。%1激光加工过稈屮无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。%1激光

3、加T过稈中，激光朿能量密度高，加T速度快，并且是局部加T,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T量小。%1它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行备种加工。%1由于激光束易于导向、聚集实现作备方向变换，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。%1使用激光加T,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411即可高质量完成，而原來采川电火花加工则需要911以上。仅此一项，每台发动机的造价可省5力美元。②激光

4、切割钢件工效可提高8-20倍，材料可节省15-30%,大幅度降低了生产成木，并且加工精度高，产品质量稳定可靠。虽然激光加工拥有许多优点，但不足之处也是很明显的。3激光器激光辭是激光加丁•的重要设备，它能把电能转变光能，产生激光束。激光加工是靠激光与材料的相互作用而进行的。激光与材料的相互作用因激光波长、照射能量密度、作用时间的不同而有很大区别。这意味着加工方法与使川激光器的种类、谐振形态和光束特性密切相关。激光器可分为固体激光器和气体激光器。固体激光器包括红宝右激光器、枚玻璃激光器、掺做铠铝右榴右（YAG）激光器；气体激光器有C0：

5、激光器、弑离子激光器。二激光技术用激光束对材料进行备种加丁，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。激光加工有许多优点:①激光功率密度大，工件吸收激光后温度迅速升高而熔化或汽化，即使熔点高、硬度大和质脆的材料（如陶瓷、金刚石等）也可用激光加工；②激光头与工件不接触，不存在加工工具磨损问题；③T件不受应力，不易污染；④可以对运动的工件或密封在玻璃壳内的材料加工；⑤激光束的发散角可小于1毫弧，光斑直径可小到微米量级，作用时间可以短到纳秒和皮秒，同时，大功率激光器的连续输出功率又可达丁•瓦至

6、千瓦量级，因而激光既适于精密微细加工，又适于大型材

7、料加工；⑥激光束容易控制，易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合，实现加T的高度自动化和达到很高的加工精度；⑦在恶劣环境或其他人难以接近的地方，可用机器人进行激光加工。激光打孔采用脉冲激光器可进行打孔，脉冲宽度为0.1〜1毫秒，特别适于打微孔和异形孔，孔径约为0.005〜1毫米。激光打孔已广泛用于钟表和仪表的宝石轴承、金刚石拉丝模、化纤喷丝头等工件的加工。在造船、汽车制造等T业屮，常使川百瓦至力伍级的连续C0?激光器对大工件进行切割，既能保证精确的空间曲线形状，又有较高的加工效率。对小工件的切割常用屮、小功率固体激光器或C0

8、2激光器。在微电了学中，常用激光切划硅片或切窄缝，速度快、热影响区小。用激光可对流水线上的丁•件刻字或打标记，并不影响流水线的速度，刻划出的字符可永久保持。激光微调采用中、小功率激光器除去电子元器件上的部分材料，以达到改变电参数（如电阻值、电容量和谐振频率等）的H的。激光微调精度高、速度快，适于大规模生产。利用类似原理可以修复有缺陷的集成电路的掩模，修补集成电路存储器以提高成品率，还可以对陀螺进行精确的动平衡调节。激光焊接激光焊接强度高、热变形小、密封性好，可以焊接尺寸和性质悬殊，以及熔点很高（如陶瓷）和易氧化的材料。激光焊接的心脏

9、起搏器，其密封性好、寿命长，而且体积小。激光热处理用激光照射材料，选择适当的波长和控制照射时间、功率密度,可使材料表面熔化和再结晶,达到淬火或退火的H的。激光热处理的优点是可以控制热处理的深度，可以选择和控制热处理部位，工件变形小，可