激光加工技术的应用及发展

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1、万方数据2004年4月河北工业大学学报Apr订2004筮ii鲞笙：塑!Q旦坠坠兰Q呈坚星呈娶!型型里垦i!三∑Q呈三星g坐塑兰29∑迪!：!j塑呈：!文章编号：1007—2373(2004)02一0077—06激光加工技术的应用及发展林树忠，孙会来(河北工业大学机械学院，天津300130)摘要：结合河北工业大学光机电一体化研究室近几年对激光加工技术研究的初步成果，对激光加工技术的特点，激光加工技术在国内外的应用发展状况，以及激光加工技术的发展趋势进行了简要介绍，同时分析了我国激光加工产业面临的机遇与挑战，并提出了应采取的对策

2、．关键词：激光加工；激光技术：发展趋势中图分类号：TN209文献标识码：AO前言激光加工技术研究是河北工业大学“211工程”重点学科建设项目之一，该项目自2002年开始进行理论与实践研究，经过两年多的研究，在YAG激光扫描加工、激光打标、激光焊接、激光切割、激光打孔、激光去重平衡等方面取得了初步的成果．激光加工技术的发展，使传统加工技术发生了新的飞跃．目前，激光加工技术得到了越来越广泛的应用，具有非常广阔的市场前景，在国民经济和工业发展中发挥着日益重要的作用n，．激光加工的实质是激光将能量传递给被加工材料，被加工材料发生物理

3、或化学变化，从而达到加工的目的．按照激光与被加工工件之间作用机理的不同，可将激光加工分为两类：一类是激光热加工，一类是激光冷加工．激光热加工是指激光作用于加工工件表面所引起的快速热效应的各种加工过程，如激光焊接、激光打孔、激光切割等；激光冷加工是指激光借助高能量高密度光子引发或控制光化学反应的各种加工过程，亦称为激光光化学反应加工，如激光刻蚀、激光掺杂、表面氧化等．激光加工技术应用的领域非常广泛，如机械制造、纺织、医疗器械、汽车、航天航空、电子电器、电站电机、量具刃具、冶金、化工、包装、测量、建筑以及工艺装饰等行业D1．在发

4、达国家的加工行业中，已经逐步进入了激光加工的时代．日本的激光加工已经占到整个加工业的10％以上；在激光医疗及激光检测技术方面美国处于领先地位，美国也是最早将高功率激光器引入汽车工业的国家；在激光材料加工设备方面，德国走在了世界前列．据统计，全球现在有激光加工站5000多家，主要分布在美国、日本和欧洲．我国的激光加工技术研究虽然与世界先进水平有一定差距，但起步也并不晚，1961年就研制成功第一台红宝石激光器．但激光加工技术真正得到长足发展，还是在改革开放以后．发展较快的地区是湖北、北京、上海等省市．以激光为特色的光电子信息产业

5、，作为一支产业新军迅速崛起．不论从科技、经济、以及社会效益上，都取得了重要成就和巨大进步．激光加工技术特点弭蚕鋈酬酌吼黏j晏萋捌吵。盼羹剃粥：Ⅲ蚕剐囊。筌霎蛾雾斟携易陴妻藿雾黠鬣雾稀荔j习羹青羹囊孽峻薹蓁墨高温均万；蓁锅饼薹羹墨叁据篓夔砀囊獬磷藿t；埋地零冀茧塞篙蔷裙囊；绸猁j囊羲薹霎薹ii有大分子，它与表面间的吸附为物理吸附，它既能满足降低新生表面能量的万方数据78河北工业大学学报2004年第2期料，陶瓷，玻璃，金属，半导体材料，复合材料等等，以及生物／医用材料，特别适用于加工自动化，而且对被加工材料的形状、尺寸和加工环境

6、要求很低．激光加工具有很多优点，如下所述．激光加工属无接触加工⋯：激光加工是通过激光光束进行加工，与被加工工件不直接接触，降低了机械加工惯性和机械变形，方便了加工．同时，还可加工常规机械加工不能或很难实现的加工工艺，如内雕、集成电路打微孔、硅片的刻划等．加工质量好，加工精度高：由于激光能量密度高可瞬时完成加工，与传统机械加工相比，工件热变形小、无机械变形，使得加工质量显著提高；激光可通过光学聚焦镜聚焦，激光加工光斑非常小，加工精度很高，如Pc机硬盘高速转子采用激光平衡技术，其转子平衡精度可达微米或亚微米级61．加工效率高：激

7、光切割可比常规机械切割提高加工效率几十倍甚至上百倍；激光打孔特别是微孔可比常规机械打孔提高效率几十倍至上千倍；激光焊接比常规焊接提高效率几十倍；激光调阻可提高效率上千倍，且精度亦显著提高；材料利用率高，经济效益高：激光加工与其他加工技术相比可节省材料10～30‰可直接节省材料成本费，且激光加工设备操作维护成本低，对加工费用降低提供了先决条件．激光加工具有优越的加工性能，使得激光加工技术得到了广泛的应用，并产生了巨大的经济效益和社会效益．目前已成熟的激光加工技术包括：激光快速成形技术、激光焊接技术、激光打孔技术、激光切割技术、

8、激光打标技术、激光刻蚀技术、激光微调技术、激光存储技术、激光划线技术、激光清洗技术、激光热处理和表面处理技术．下面以几种常用的加工工艺为例进行简单的介绍．1．1激光快速成型技术激光快速成型技术是上世纪80年代发展起来的一门高新技术，它是利用激光技术、cAx技术、自动控制技术和新材料技术，直