特种加工之激光加工应用及发展前景

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1、特种加工之激光加工应用及发展前景范建华衡水英利新能源有限公司摘要：激光作为20世纪的一项重大发明，它的出现带来技术上的变革。激光加工是激光系统最为典型的应用，具体分为热加工和光化学反应两大类，前者的应用较为广泛，也是本文研究的重点。激光热加工具体是指将激光束以投射的方式置于待加工材料的表而，通过热效应来完成加工，激光热加工常用的工艺方法有激光焊、激光钻、激光割等等。激光加工表现出来的优界性及应用和发展都说明激光加工技术的发展前景是最具竞争力的。关键词：激光加工技术;加工原理;激光加工应用;前景分析;作者简介：范建华(1987.10-),男，汉，河北省张

2、家口市，本科，助理工程师,研究方向:机械设计制造及自动化1激光加工技术及优点1.1激光的概念处于亚稳态的原子受到一束相应频率的光照射时，会激发原子从高能级回落到低能级的“跃迁”，同时以光子的形式释放能量，发出的光与入射光有着完全相同的特性，它的频率、相位、传播方向、偏振方向都是完全一致的，相当于把入射光放大了，这样的发光过程称为受激辐射，发岀的光称为激光。1.2激光加工技术激光加工作为一项划时代的技术，它的出现对于机械制造业而言具有重要意义，很多以往无法完成的制造，都可以通过激光加工来完成，并且可以达到预期的效果。按照激光的作用机理，可将激光加工细分为

3、两种类型，一种是热加工，它的应用范围较广，如焊接、切割、钻孔等等;另一种是光化学反应加工，这是一种控制高能光子的加工过程，较具代表性的有立体光刻、光化学沉积等等。1.3优越性激光加工从岀现至今只有短短的数十年，但它的应用领域却越来越广，这与之自身所具备的诸多优越性有着密不可分的关联。大体上可将激光加工的优点归纳为以下几个方面:其一，功率密度较大，当被加工的工件吸收激光之后，随着温度的急剧升高，工件表面会熔化或汽化。激光可以对很多材质的材料进行加工，如熔点高的材料，硕度大的材料，甚至能够对质地较为脆弱的材料进行加工，如陶瓷等。其二，采用激光加工技术进行工

4、件加工的过程中，激光头不需要与工件进行直接接触，由此解决了加工工具使用中的磨损问题，加工成木随之降低。其三，激光加工吋，工件处于不受外力的状态，并口激光也不会对工件造成污染，具有一定的环保作用。其四。激光能够对处于运动状态的工件进行加工，还能对密封于玻璃罩内的材料进行加工。其五，激光束的作用时间非常短，可达到纳秒和皮秒，功率较大的激光器连续输岀功率非常大，可达到十千瓦量级，由此使得激光能够进行精密微细的加工，也能对大型材料进行加工。其六，由于激光束本身具有良好的可控性，从而使其能够与精密机械和电子计算机进行结合使用。2激光产生和加工原理1.1产生激光木

5、身所具备的特性使其拥有了其它加工技术所不具备的独特性能，即无接触、无磨损。使用激光进行工件加工速度较快，同吋激光只会对局部进行加工，非激光照射区域基本不会受到太大的影响，由此使得激光加工可以达到最小的热变形效果。由于激光所具有的这些特性，使其成为一种非常灵活的加工方法，这也是激光产生的主要原因。1.2加工原理激光技术岀现后，一些专家学者对其加工原理进行了深入具体的研究，得到公认的原理有以下两种:一种是热加工;另一种是冷加工，也被称之为光化学加工。前者的加工原理是当激光束直接照射到被加工物体的表面时，会引起快速的加热，通过热力效应会对物体的性质发生一定程

6、度的改变，有时可将物体熔解蒸发。后者的加工原理是利用高负荷能量的光子，破坏材料或是其周围介质内的化学键，从而使材料发生非加热的破坏。在激光加工过程中，冷加工具有较为特殊的作用，这种特殊体现在不会产生热损伤上，但却会对材料的化学键造成冷剥离，从而达到加工的目的。3激光的加工与应用现阶段，激光加工技术的应用主要为切割、焊接及钻孔，下面就这三个方面进行分析。2.1激光切割在金属材料和非金属材料的加工中，切割是不可或缺的一道工序，绝大部分加工过程都需要通过切割来完成。利用激光切割除了可以使加工时间显著缩短之外,还能使工件的加工质量有所提升，有助于加工成本的降低

7、。当激光聚焦到某一点上时，会产生出较高的功率密度，激光切割就是利用该功率密度所产生的能量完成加工的。以板材加工为例，传统的加工方法切割之后，会出现毛边，切口的平整度、光滑度不够，而激光切割除了速度快之外，质量也非常好，可随意切割成任何形状。1.2激光焊接对于激光焊接而言，其整个加工过程实质上就是热能的传导过程，激光束以辐射的方式置于待加工的工件表面，热量会以热传导的方式向工件的内部扩散，通过对激光脉冲的宽度、功率、频率等参数进行控制，可使工件熔化。由于激光焊接技术所具备的优点，使其成为微小型零件焊接的首选工艺。与其它焊接技术相比，该技术具有速度快、工件

8、变形小、加工深度人等优点，并且可以在特殊的条件下进行焊接作业3.3激光钻孔激光钻孔能够对各种材