第五章-激光加工ppt课件.ppt

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1、第五章激光加工第一节　激光加工的原理和特点第二节　激光加工的基本设备第三节　激光加工工艺及应用第一节　激光加工的原理和特点一、激光的产生原理二、激光的特性三、激光加工的原理和特点一、光的概念光的概念波粒二象性λ=c/νE=hν电磁波的波段无线电波——波长从几千米到0.3米左右，广播电视和无线电的波段微波——0.3～10-3m，多用在雷达或其它通讯系统红外线：1～0.76μm可见光：0.4～0.76μm紫外线：3×10-7米～6×10-10m伦琴射线——从2×10-9～6×10-12m伽马射线——波长从10-10～10-14m图5-1　电磁波波谱图原子的发光原

2、子的状态基态：稳定态激发态（高能态）：亚稳态原子的辐射自发辐射：处于激发态的原子中，电子在激发态能级上只能停留一段很短的时间，就自发地跃迁到较低能级中去，同时辐射出一个光子，这种辐射叫做自发辐射。各原子的自发辐射过程完全是随机的，所以自发辐射光是非相干的受激辐射：当原子处于激发态E2时，如果恰好有能量（这里E2）E1）的光子射来，在入射光子的影响下，原子会发出一个同样的光子而跃迂到低能级E1上去，这种辐射叫做受激辐射图5-2　氢原子的能级激光的产生激光的工作物质具备有亚稳态能级性质的物质。才能产生粒子数反转激光的产生：具有亚稳态能级结构能被激发成亚稳态，实现

3、粒子数反转受激辐射图5-3　粒子数反转的建立和激光形成激光器的结构1、激光工作物质具备有亚稳态能级性质的物质，可以是气体、液体、固体或半导体。在这种介质中可以实现粒子数反转，以制造获得激光的必要条件。2、激励源光激励：用脉冲光源来照射工作介质，包括几乎是全部的固体激光器和液体激光器，以及少数气体激光器和半导体激光器电激励：大部分气体激光器均是采用气体放电（直流放电、交流放电、脉冲放电、电子束注入）方式进行激励。化学激励：利用化学反应释放的能量对工作物质进行激励的激光器3、谐振腔用光学谐振腔进行放大。所谓光学谐振腔，实际是在激光器两端，面对面装上两块反射率很高

4、的镜。一块几乎全反射，一块光大部分反射、少量透射出去，以使激光可透过这块镜子而射出。被反射回到工作介质的光，继续诱发新的受激辐射，光被放大。因此，光在谐振腔中来回振荡，造成连锁反应，雪崩似的获得放大，产生强烈的激光，从部分反射镜子一端输出。激光的分类—按工作物质分类气体激光器如二氧化碳激光器、氦氖激光器，特点是单色性强，工作物质种类繁多，因此可产生许多不同频率的激光。但是，由于气体密度低，激光输出功率相应较小；固体激光器如红宝石、钕玻璃、YAG，能量高，输出功率大，但工作物质种类较少，而且单色性差；液体激光器最大特点是激光的波长可以在一定范围内连续变换。这

5、种激光器特别适合于对激光波长有着严格要求的场合；半导体激光器（激光二极管）特点则是体积小，重量轻，结构简单，但输出的功率较小，单色性也较差。激光的分类—按输出波段范围分类红外激光器远红外激光器，输出波长范围处于25～1000微米之间中红外激光器，指输出激光波长处于中红外区(2.5～25微米)的激光器件,代表者为CO2气体激光器(10.6微米)、CO气体激光器（5～6微米）近红外激光器,指输出激光波长处于近红外区（0.75～2.5微米）的激光器件，代表者为掺钕固体激光器（1.06微米）、CaAs半导体二极管激光器(约激光器0.8微米)和某些气体激光器等可见激

6、光器，指输出激光波长处于可见光谱区（0.4～0.7微米）的一类激光器件，代表者为红宝石激光器（6943埃）、氦氖激光器（6328埃）、氩离子激光器（4880埃、5145埃）、氪离子激光器（4762埃、5208埃、5682埃、6471埃）以及一些可调谐染料激光器等紫外激光器近紫外激光器，其输出激光波长范围处于近紫外光谱区（2000～4000埃）真空紫外激光器,其输出激光波长范围处于真空紫外光谱区(50～2000埃）激光的特性(一)强度高(二)单色性好(三)相干性好(四)方向性好激光加工的的特点可以熔化、气化任何材料。可用以精密微细加工。没有明显的机械力，没有工

7、具损耗问题激光加工装置比较简单，不要求复杂的抽真空装置。精微加工时，精度，尤其是重复精度和表面粗糙度不易保证，必须进行反复试验，寻找合理的参数，才能达到一定的加工要求。加工中产生的金属气体及火星等飞溅物，要注意通风抽走，操作者应戴防护眼镜。第二节激光加工的基本设备一、激光加工机的组成部分激光器激光器电源光学系统：聚焦系统、观察瞄准系统机械系统：床身、工作台、机电控制系统二、激光加工常用激光器固体激光器种类工作物质激光波长/μm发散角/rad输出方式输出能量或功率主要用途固体激光器红宝石(Al2O3,Cr3+)0．6910-2～10-8脉冲几个至10J打孔、焊

8、接钕玻璃(Nd3+)1．0610-2～10-3脉冲几