现代激光加工技术在金属加工应用

1、个人资料整理仅限学习使用特种加工课程论文课 题 名 称激光加工机械制造企业中的应用与发展学生姓名何涛学号 0841127069系、年级专业 机械与能源工程系08级机械类现代制造技术方向1班2018年 11月 6日1 / 7个人资料整理仅限学习使用现代激光加工技术在金属加工的应用摘要： 自1960 年美国科学家梅曼研制出第一台红宝石激光器，随着世界科技与经济发展的需要激光技术有了迅速发展尤其近十几年来的发展更为迅速，从而也极大地促进了激光加工技术的更广泛应用。本文主要介绍激光技术的特点应用及发展情况和前途。b5E2RGbCAP关键字： 激光切割激光焊接光与普通光相比有 4个特性，即单色性 (单一

2、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、气化任何材料也可进行局部区域的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的高科技性和高收益率纵观国际和国内激光应用场情况经过多年来的研究开发和完善，当代的激光器和激光加工技术与设备已相当成熟形成系列激光加工工艺。p1EanqFDPw此外各种新的激光加工工艺还在不断涌现从国际范围的实际应用比例来看激光加工主要

3、用于切割、焊接、表面处理、打标和打孔等。二维和三维激光切割占激光应用的65%激光焊接占 20%左右激光打孔、打标占10%以下而激光表面处理包括激光相变硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等仅占5%左右。从国内激光加工技术的发展和应用来看.已有越来越多的用户认识到激光加工独特的优异性能和高柔性、高效率。目前在航空航天领域、汽车制造业、开关行业、齿轮行业、铁路机车制造业和金属材料加工行业都早已普及了激光技术。 DXDiTa9E3d一、激光切割的特点及应用2 / 7个人资料整理仅限学习使用激光切割是当前各国应用最多的激光加工技术在国外许多领域.例如，汽车制造业和机床制造业都采用激光切割进行钣

4、金零部件的加工随着大功率激光器光束质量的东断提高激光切割的加工对象范围之广.几乎包括了所有的金属和非金属材料。例如r可以利用激光对高硬度、高脆性、高熔点的材料进行形状复杂的三维立体零件切割这也正是激光切割的优势所在。 RTCrpUDGiT二、激光切割的主要优点1.激光切割为非接触光学热加工，被誉为”永不磨损的万能工具“工件可以进行任意形式的紧密排料或套裁，使原材料得到充分利用。由于是非接触加工，加工后的零件没有任何形变。 5PCzVD7HxA2.激光切割的效率高。以1mm厚的铝合金板为例切割速度可达40m/min 。高效率使得单件加工成本成几何级数地降低甚至低于传统加工方法。jLBHrnAIL

5、g3.激光切割无需刀具和模具。在计算机控制下，可直接实现二维、三维上任意形状的板类和壳体类零件的柔性加工.特别适用于新产品研制开发阶段的多品种、小批量的饭金类零件的加工可省去费用很高的模具设计、制造费极大地缩短生产周期。xHAQX74J0X4.激光切割的切缝极小切缝一般在0.15-0.4mm 之间。切口光洁、无毛刺甚至可直接加工一定精度的传递用直齿轮成品。LDAYtRyKfE三、激光焊接的特点及应用激光焊接是一种高速度、非接触、变形极小的焊接方式非常适合大量而连续的在线加工。随着激光设备和加工技术的发展激光焊接能力也在不断增强。目前使用 4kW 的激光器焊接 1 mm的板材焊接速度高达 20m

6、/min ，例如汽车行业的轿车箱底的大板拼接焊接工作等。激光焊接的方式主要有传导焊和穿透焊两种。目前全球的激光应用主要以穿透焊为主。激光焊3 / 7个人资料整理仅限学习使用接是激光材料加工激光器下LF2700Ha 技术应用的重要方面之一。Zzz6ZB2Ltk四、激光焊接的优势最早获得 “国家激光实验室 ”称号的是武汉法利莱公司，其生产的激光焊接机与其他焊接技术比较主要优点是 :1、激光焊接速度快焊缝深宽比很大( 可达 5-10> ，变形小。2、极适合于精密件、箱体件和有密封要求焊接件的加工。激光束经聚集后可获得很小的光斑，且能精密定位.可应用于大批量自动化生产.不仅生产效率大大提高且热影

7、响区小焊点无污染，大大提高了焊接的质量。dvzfvkwMI13、激光焊缝机械性能好一般焊缝的机械性能均强于母材。4、焊接时无需屏蔽或真空环境，对工业化规模生产意义很大。5、通过激光送丝焊接和激光送粉焊接等新工艺技术，实现激光产业化应用，并开拓了激光焊接的应用领域6、可焊接难以接近的部位，实施非接触远距离焊接。尤其是近几年来在YAG 激光加工技术中采用了光纤传输技术使激光焊接技术获得了更广泛的推广与应用。rqyn14ZNXI总之激光焊接有如下优势:高强度超长寿命:高焊接速度效率高搭接接口工艺简单废品率低低定位精度适于产业化生产主要应用于军工企业、食品工业、化学工业、石化工业。EmxvxOtOco

8、五、典型应用1、热交换器激光焊接技术的应用4 / 7个人资料整理仅限学习使用激光焊接以其高可靠性和高效率在热交换器行业得到了广泛的应用。热交换器行业的产品r普遍存在焊缝多结构复杂工作环境恶劣等问题制约着产品的发展。激光焊接技术在此行业的成功应用，不但提高了产品的竞争力，还大幅度降低了制造成本和生产周期。国外相关产品已被大规模地广泛应用。SixE2yXPq52、激光焊接在开关行业的应用高压六氟化硫开关柜是高压开关行业的主导产品此产品要求30年以上自然环境下的可靠密封性。传统焊接方法对如此大的箱体零件不但要面对箱体加工后形变、气密性不好等问题还要面对加工效率低 .高成本等诸多问题。模块化设计的三维

9、激光加工机床就可实现带有曲面的开关箱体激光焊接任务。 6ewMyirQFL特殊的焊接功率控制选项、焊缝跟踪系统、可编程保护气系统和激光送丝焊接装置使得焊接质量完全满足了大批量产业化的要求。三维编程软件的采用不但大大地提高了效率而且废品率降为最低。现在世界上著名的高压开关厂商都使用通快公司的三维激光加工设备进行相应部件的切割和焊接应用。例如，在欧洲的欧玛一嘉宝公司、ABB 公司和西门子公司均使用通快公司的三维设备进行高压SF6。电气柜箱体的切割和焊接工作。不久的将来国内也将有开关行业的用户进行此类应用。kavU42VRUs3、激光焊接在齿轮加工的应用激光焊接齿轮的工艺从根本上改变了传统的设计和制

10、造理念为齿轮箱体类部件的加工提供了更好的经济比和更为紧凑的结构使用激光焊接齿轮工艺需要先加工整个环状长齿圈然后截成若干个齿圈.再分别根据齿轮箱的要求焊在传动轴上。y6v3ALoS89激光加工技术已在众多领域得到广泛应用随着激光加工技术、设备、工艺研究的不断深入将具有更广阔的应用前景。 M2ub6vSTnP市场展望5 / 7个人资料整理仅限学习使用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2%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。 0Yu

11、jCfmUCw预测今后 2-3 年内，我国销售额将会由2004年的 15亿人民币上升翻一倍，也就是说会达到30亿元产值。其原因 : eUts8ZQVRd一、国家重视，各级政府部门都在积极关注、规划、立项，多方面资金正在注入。特别是国家强调立项主体由大专院校，科研部门料转到以企业为主，这就促进了企业产品的自主创新，技术升级。 sQsAEJkW5T二、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，采用它可达到“敏捷制造”的水平，满足市场对“个性化”产品的要求。GMsIasNXkA三、国内已逐步形成了产业群体激光零部件配套企业慢慢补齐，各类具有特色的激光加工系统制

12、造商纷纷建立，国内已形成四个激光加工装备制造的产业带，它们主要分布在华中。珠江三角洲。长江三角洲和京津环渤海经济发达地区。TIrRGchYzg四、国际上知名的激光加工制造商有的在华投资建厂。有的以国内合资生产，总趋势是纷纷进入，形成国际竞争国内化。7EqZcWLZNX五、国内在主力激光器方面逐步过关，进入市场应用。如大功率轴流CO2激光器，中小功率金属腔射频CO2激光器，半导体泵浦全固态激光器、光纤激光器、及倍频DPL、大功率二极管模块等，正蓄势待发，进入产品化初期，进入市场。为国产激光加工的升值开拓新应用创造条件。lzq7IGf02E在国内已创立的一片大好形势下，我们殷切期望业内各企业努力创造具有自主创新的产品，尽力避免低价位、低利润率的竞争，使国产设备走上越来越健康发展局势。zvpgeqJ1hk参考文献6 / 7个人资料整理仅限学习使用1. 我国激光加工技术的发展近况邓树森中国光学光电子行业协会【期刊】激光与红外1994-10-252. 激光加工技术的发展宋威廉中国电子科技集团公司第十一研究所北京【期刊】激光与红外 2006-12-30 NrpoJac3v13. 国际激光材料加工研究