激光加工技术的特点与应用

1、 先进制造技术论文 刚石拉丝模加工等。激光打孔适合于自动化连续打孔，如加工钟表行业红宝石轴 承上直径为0.120.18mm、深度为0.61.2mm的小孔，采用自动传送每分钟可以 连续加工几十个宝石轴承。又如采用数控激光加工生产化学纤维用的喷丝板，在 直径为100mm的喷丝板上打一万多个直径为 0.06mm的小孔，不到半天即可完 成。激光打孔直径可以小到0.01mm以下，径深比可达 50:1。 3.2 激光切割 激光切割主要是 CO2 激光切割，激光切割是用聚焦镜将 CO2 激光束聚焦在材 料表面使材料熔化， 同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料， 并使 CO2 激光束与材料沿一定轨迹作

2、相对运动，从而形成一定形状的切缝。 在激光束能量作用下（氧助切割机制下，还要加上喷氧气与到达燃点的金属 发生放热反应放出的热量） ，材料表面被迅速加热到几千乃至上万度而熔化或气化， 随着气化物逸出和熔融物体被辅助高压气体（氧气或氮气等惰性气体）吹走，切 缝便产生了。脉冲激光适用于金属材料, 连续激光适用于非金属材料,后者是激光 切割技术的重要应用领域。与计算机控制的自动设备结合，激光束具有无限的仿 形切割能力，切割轨迹修改方便通过预先在计算机内设计，进行众多复杂零件整 张板排料，可实现多零件同时切割，节省材料。 激光切割设备除具有一般机床所需有的支承构件、运动部件以及相应的运动 控制装置外，主

3、要还应备有激光加工系统，它是由激光器、聚焦系统和电气系统 三部分组成的。其它有多腔吸尘系统、外光束传输件、冷却器、和计算机编程硬 件和软件等辅助系统组成。 3.3 激光焊接 激光焊接自从上世纪 80 年代中期就引起了人们的关注，但主要是出于好奇和 非常专门性的应用。不过，这种情形就要发生变化了。首先，激光技术本身经历 了巨大的变化，从传统 YAG&CO2 激光发展到二极管激光的半导体技术。其次，激 -4- 先进制造技术论文 光焊接将比传统方法成本效率更高，有着非常广泛的应用领域。 激光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光 辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，

4、将材料熔化后形成特定熔池。 焊接时，将激光器发射的高功率密度( 10 8 1012 W cm 2 的激光束聚缩成聚焦 光束，用以轰击工件表面，产生热能，熔化工件(如图 1-1 所示。 图 1-1 激光焊示意图 激光束是具有单一频率的相干光束，在发射中不产生发散，可用透镜聚缩为 一定大小的焦点(直径为 0.076 0.8mm 。 小焦点激光束可用于焊接切割和打孔； 大焦点激光束可用于材料表面热处理。激光束可利用反射镜任意变换方向，因而 能焊接一般焊接方法无法接近的工件部位。如采用光导纤维引导激光束，则更能 增加焊接的灵活性。 与其它传统焊接技术相比，激光焊接的主要优点是： 1速度快、深度大、变形

5、小； 2能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单； 3可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好； 4可焊接难以接近的部位，施行非接触远距离焊接，具有很大的灵活性； -5- 先进制造技术论文 5激光束易实现光束按时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加 工，为更精密的焊接提供了条件。 3.4 激光表面处理 激光表面处理是采用大功率密度的激光束，以非接触性的方式加热材料表面， 借助于材料表面本身传导冷却，来实现其表面改性的工艺方法。 它在材料加工中的优点如下： 1.能量传递方便，可以对被处理工件表面有选择的局部强化； 2.能量作用集中，加工时间短，热影响区小，激光处理后

6、，工件变形小； 3.处理表面形状复杂的工件，而且容易实现自动化生产线； 4.改性效果比普通方法更显著，速度快，效率高，成本低； 5.通常只能处理一些薄板金属，不适宜处理较厚的板材； 五、结束语 21 世纪的激光技术与产业的发展将支撑并推进高速、宽带、海量的光通信以 及网络通信， 并将引发一场照明技术革命， 小巧、 可靠、 寿命长、 节能半导体 （LED） 将主导市场， 此外将推出品种繁多的光电子消费类产品 （如 VCD、 DVD、 数码相机、 新型彩电、掌上电脑电子产品、智能手机、手持音响播放设备、摄影、投影和成 像、办公自动化光电设备如激光打印、传真和复印等）以及新型的信息显示技术 产品并进入人们的日常生活中。激光产品已成为现代武器的“眼睛”和“神经” ， 而光电子军事装备将改变 21 世纪战争的格局。 六、参考文献 1 刘晋春. 特种加工M. 北京：机械工业出版社，2000 -6- 先进制造技术论文 2 朱企业等. 激光精密加工M. 北京：机械工业出版社，1995 3 张永康. 激光加工技术M. 北京：化学工业出版社，2004 4 赵殿甲. 激光切割技术的应用与发展