激光加工技术的特点及应用(3页).doc

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1、-激光加工技术的特点及应用-第 3 页激光加工技术的特点及应用摘 要：“激光（器）”的英语为Laser，它是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的第一个字母组成的缩写，意思是“光受激辐射放大”。所谓激光加工技术就是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、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，它也是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合学科。 关键词：加工原理、特点、加工技术、发展前景一 激光的特点激光是一种崭新的光源，它除了与其他光源一样是一种电磁波外，还具有

2、其它光源所不具备的特性：高方向性：激光的发散角很小，接近平行光，可把激光用于定位、准直、导向和测距等亮度高(光强)：聚焦后光斑上的功率密度达1015W/cm2或更高，其亮度比太阳光起码要亮100亿倍，只有氢弹爆炸瞬间产生的闪光才能勉强与激光相比。材料在如此之高的功率密度光照射下，会很快熔化、气化或爆炸，因此，可以来进行材料的加工或是医疗外科手术。高单色性：其单色性比一般光高108-109倍以上，可把激光波长作为长度的标准进行精密测量，或把其周期用作时间测量标准，应用于激光通讯和等离子体测量。高相干性：单色性越好的光，相干长度越长。可用于较长工件的高精度测量与校验。二 激光加工的原理及其特点激光

3、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。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：非接触加工，无工具磨损，不需要中途更换工具，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；激光束能量密度高，加工速度快，工件变形小、热影响区小，后续加工量小；它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度

4、、高脆性及高熔点材料，可加工材料范围广泛；激光束易于导向、聚焦，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；易与传统生产工艺组合，形成生产线，是一种极为灵活的加工技术。使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好。三 现代激光加工技术1 激光淬火技术：激光淬火技术是利用聚焦后的激光束照射到材料表面，使其温度迅速升高到相变点或熔点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料的快速导热作用，使受热表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层的过程。适用于缸体、缸套、模具、刀具、齿轮、齿圈、轴类、精轧辊、行车轮、热锯片、机床导轨等零件的激光表面强化。 2 激光熔覆技术：激光熔覆是利用激光

5、的能量在材料表面熔凝耐磨、耐腐蚀的高级的金属或金属陶瓷层，以改善其表面性能的激光工艺。利用激光熔覆技术，还可以修复材料表面的孔洞和裂纹，恢复已损害工件的几何尺寸、形貌和性能。3 激光焊接技术：激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，使金属熔化形成焊接。 4 激光切割技术：激光切割是以高能量密度的激光作为“切割刀具”的一种材料加工方法。它可实现各种金属和非金属板材及众多复杂零件的切割，是应用最广泛的一种激光加工技术。激光切割可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。现代的激光成了人们所幻想追求的“削铁如泥”的“宝剑”。 5 激光打标技术：激光打标是利用高能量密度

6、的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记，即打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能作用导致表层物质的化学物理变化而“刻”出痕迹，显示出所需刻蚀的文字、符号和图案等。激光可对各种金属、非金属材料（模具、量具、电子元器件、机械零部件、面板、标牌、钟表、手饰、文具等）上进行文字或图形的标记刻写，与传统工艺相比，具有速度快、精度高、质量好的优点。四 激光加工的发展前景 激光加工用于再制造业和应用于其他制造业一样，有其不可替代的优点，并优于其它加工技术。激光加工用于再制造业是由相变硬化发展到激光表面合金化和激光熔覆，由激光合金涂层发展到复合

7、涂层及陶瓷涂层，从而使得激光表面加工技术成为再制造的一项重要手段。它主要是采用5KW10KWCO2高功率激光器及其系统。 与国际上激光加工系统相比，我国的激光加工系统差距甚大，仅占全球销售额的4%左右。主要表现为：高档激光加工系统很少，甚至没有；主力激光器不过关；微细激光加工装备缺口较大；而这些领域我国的生产 加工企业正在积蓄力量稳步进入，国内应用市场有很大发展空间。预测今后2-3年内，我国激光加工销售额将会由2008年的35亿人民币上升翻一倍，也就是说会达到70亿元产值。 国内各类制造业接受了激光加工技术，它可使他们的产品增加技术含量，加快产品更新换代，为适应21世纪高新技术的产业化、满足宏观与微观制造的需要，研究和开发高性能光源势在必行。目前正在积极研制超紫外、超短脉冲、超大功率、高光束质量等特征的激光，尤其是能适应微制造技术要求的激光光源更是倍受关注，并已形成国际性竞争。参考文献： 【1】张俊巍，激光加工设备的构造及应用【2】【3】【4】