激光加工的应用发展

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1、激光加工的应用发展滕杰青岛理工大学机械工程学院青岛266033摘要：激光加工在现代产业中展示了强大的优势和发展潜力，成为21世纪的主导技术。而多功能激光加工更是集焊接、切割、打孔等加工技术于一身，广泛应用在科研院所、大型军工企业及激光加工中心等行业。分析了激光加工技术的现状和未来的发展趋势，总结了现存的问题并提出解决的方法。关键词：激光加工应用激光器中图分类号：TG6650前言自20世纪60年代第一台激光器问世以来，激光加工的类型不断发展完善，现已形成激光打标、激光切割、激光焊接、激光打孔、激光表面热处理、激光熔覆、激光快速成型、激光强化、

2、激光微制造等十几种应用工艺。激光加工从电子芯片到轿车、飞机和船舶的生产制造都是不可或缺的重要工具。它与传统的加工方法相比，是无接触、无作用力、热影响小、清洁和可进一些面内加工的一种加工方法。利用电脑编程与激光加工设备紧密结合，很容易实现数字化控制，当之无愧被誉为“万能的加工工具”。现在一般的激光加工都采用了多项先进技术,多功能集成度高、实用性强、自动化程度高、操作简单、结果直观。可用于各种零件的激光表面处理、各种材料的激光切割、激光焊接、多种字体的汉字及西文字符的刻、切。加工过程中可实现动态同步跟踪显示。具有程序错误自动诊断、限位保护等功能

3、。1激光加工的应用激光加工是激光应用最有发展前途的领域，现在已开发出20多种激光加工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。目前已成熟的激光加工技术包括：激光切割技术、激光焊接技术、激光打标技术、激光快速成形技术、激光打孔技术、激光去重平衡技术、激光蚀刻技术、激光微调技术、激光存储技术、激光划线技术、激光清洗技术、激光热处理和

4、表面处理技术。这里将简单介绍三种加工技术：切割、焊接与打标。激光切割时，激光头喷嘴离工件的距离变化和入焦量对切口质量有重要影响，喷嘴离工件太远将使切缝加宽，粗糙度提高，距离太近喷嘴很容易与工件发生碰撞。距离控制在离工件0.5-0.8mm之间,切割后的表面质量较好。入焦量约1mm，可保证切口平整，获得良好的表面加工质量。切割过程中还添加与被切材料相适合的辅助汽体。钢切割时利用氧作为辅助汽体与熔融金属产生放热化学反应氧化材料，同时帮助吹走割缝内的熔渣。切割聚丙烯一类塑料使用压缩空气，棉、纸等易燃材料切割使用惰性汽体。进入喷嘴的辅助汽体还能冷却聚

5、焦透镜，防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。大多数有机与无机材料都可以用激光切割。在工业制造系统占有份量很重的金属加工业，许多金属材料，不管它是什么样的硬度，都可以进行无变形切割。当然，对高反射率材料，如金、银、铜和铝合金，它们是好的传热导体，因此激光切割很困难，甚至不能切割。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。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。激光焊接技术具有溶池净化效应，能纯净焊缝金属，适用于相同和不同金属材料间的焊接。激光焊接能量密度高，对高熔点、高反射率、

6、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。激光焊接，用比切割金属时功率较小的激光束，使材料熔化而不使其汽化，在冷却后成为一块连续的固体结构。随着我国工业经济的发展，特别是家电、汽车、计算机、通讯、医疗、航天等众多领域大量使用塑料材料，而且原先许多传统使用金属的零部件(汽车进气管、油箱、过滤器、医学上使用的流体输送系统等)也开始逐渐被塑料所代替，这些领域所使用的塑料材料不仅要求数量大，而且使用种类多，科技含量高，是塑料制品加工业中能获得高经济效益的最佳领域。因此，在塑料制品的加工过程中人们渴望一种更加快速、有效、干净的塑料焊接方式。由于材

7、料和设备方面的进步，使激光焊接技术作为一种连接塑料制品的专门方法得到了生产厂家的认可，主要用于连接敏感性塑料制品(含有线路板)、具有复杂几何形状的塑料件以及有严格洁净要求的塑料制品(医药设备)等等。激光焊接塑料的基本原理是，两种塑料在低压力下被夹紧在一起，激光穿过一个制品，然后被另外一个制品吸收，吸收激光能量的制品将光能转化为热能，在塑料的接触面熔化，形成一个焊接区。绝大多数本色的塑料和许多有色的半透明塑料都能被激光焊接，例如聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚苯烯(PP)等材料。与传统的塑料焊接技术相比，激光焊接塑料技术主要有以下几方

8、面的优点：(1)能生成精密、牢固和密封(不透气和不漏水)的焊接；(2)易于控制，具有良好的适应性；(3)极大地减小了制品的振动应力和热应力；(4)能够将许多种类不同的材料焊接在一