激光加工技术论文设计.doc

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1、激光加工技术的应用与发展摘要：关键词：1.引言：1.激光加工的原理激光加工是以激光为热源对工件进行热加工。从激光器输出的高强度激光经过透镜聚焦到工件上，其焦点处的功率密度高达107～1012瓦／厘米2，温度高达1万摄氏度以上，任何材料都会瞬时熔化、气化。激光加工就是利用这种光能的热效应对材料进行焊接、打孔和切割等加工的。通常用于加工的激光器主要是固体激光器（图1）和气体激光器（图2）。使用二氧化碳气体激光器切割时，一般在光束出口处装有喷嘴，用于喷吹氧、氮等辅助气体，以提高切割速度和切口质量。由于激光加

2、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围上。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.光能转变成热能是工件材料无损加热（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

3、结束与加工区冷凝。３.主要特点（1）、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，实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度；（2）、激光头与工件不接触，不存在加工工具磨损问题；（3）、工件不受应力，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千瓦至十千瓦量级，因而激光既适于精密微细加工,又适于大型材料加工；（6）、激光功率密度大，工件吸收激光

4、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(如瓷、金刚石等)也可用激光加工；（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。[2]４.激光加工技术种类主要包括激光焊接技术、激光切割技术、激光钻孔技术、激光打孔技术、激光微调技术、激光热处理技术。4.1激光焊接技术激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。[3]由于

5、其独特的优点，已成功地应用于微、小型零件焊接中。与其它焊接技术比较，激光焊接的主要优点是：激光焊接速度快、深度大、变形小；能在室温或特殊的条件下进行焊接，焊接设备装置简单。4.2激光切割技术　　激光切割是应用激光聚焦后产生的高功率密度能量来实现的。与传统的板材加工方法相比，激光切割其具有高的切割质量、高的切割速度、高的柔性(可随意切割任意形状)、广泛的材料适应性等优点。它包括：4.2.1激光熔化切割在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下，所以

6、该过程被称作激光熔化切割。4.2.2激光火焰切割激光火焰切割与激光熔化切割的不同之处在于使用气作为切割气体，借助于氧气和加热后的金属之间的相互作用，产生化学反应材料进一步加热。对于相同厚度的结构钢，采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高。4.2.3激光气化切割为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上，材料的厚度一定不要大大超过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。4.3激光钻孔传统的机械钻孔最小的尺寸仅为100μm，这显然已不能满足工业发展要求，代而取之的是一种新型的激光微型

7、过孔加工方式。目前用CO2激光器加工在工业上可获得过孔直径达到在30-40μm的小孔或用UV激光加工10μm左右的小孔。4.4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。在微电子学中，常用激光切划硅片或切窄缝，速度快、热影响区小。[4]用激光可对流水线上的工件刻字或打标记，并不影响流水线的速度，刻划出的字符可永久保持。4.5激光微调激光微调精度高、速度快，适

8、于大规模生产。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。4.6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，达到淬火或退火的目的。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，可处理形状复杂的零件和部件，可对盲孔和深孔的壁进行处理。5.激光加工应用5.1在服装行业的应用　　因为激光加工工艺具有自动化程度高、加工精确高、速度