2014.3第二、三讲 激光加工一般原理和基础知识

对激光加工技术的理解与认识一、激光加工技术的定义及原理激光加工技术是指利用激光器产生的高能量密度的激光束，对材料表面进行加工处理的一种先进制造技术。

其原理是利用激光器产生的高能量密度的激光束，通过聚焦透镜将激光束聚集到极小点上，使材料表面瞬间受热融化或汽化，从而实现对材料进行切割、打孔、焊接等各种加工处理。

二、激光加工技术的分类及应用1. 激光切割技术：主要应用于金属材料和非金属材料的切割处理。

2. 激光打孔技术：主要应用于金属板、塑料板、陶瓷等材料的打孔处理。

3. 激光焊接技术：主要应用于金属材料之间或者非金属材料与金属材料之间的焊接处理。

4. 激光雕刻技术：主要应用于木板、有机玻璃等非金属类材料上进行图案雕刻和文字刻写。

三、激光加工技术的优点1. 高精度：激光束可以聚焦到很小的点上，因此可以实现高精度的加工处理。

2. 高效率：激光加工速度快，可以大幅提高生产效率。

3. 无接触性：激光加工过程中不需要与材料接触，从而避免了因接触而产生的磨损和变形等问题。

4. 灵活性：激光加工可以对不同形状、不同材质的材料进行处理，具有很大的灵活性。

四、激光加工技术的缺点1. 高成本：激光器价格昂贵，且维护成本也较高。

2. 容易受环境影响：激光束容易受到环境因素（如气体、尘埃等）影响而发生偏移或散射等问题。

3. 容易产生毒害物质：在某些情况下，激光加工会产生有害气体和废弃物。

五、激光加工技术未来发展趋势1. 多波长多功能化：未来发展趋势是将激光器的波长从单一的红光扩展到多种波长，实现多功能化加工。

2. 智能化：激光加工技术将更加智能化，可以通过计算机程序控制激光器进行自动化生产。

3. 环保化：未来发展趋势是要求激光加工技术在加工过程中尽可能减少对环境的污染和对人体的伤害。

六、结语激光加工技术是一种先进的制造技术，具有高精度、高效率、无接触性和灵活性等优点。

未来发展趋势是多波长多功能化、智能化和环保化。

尽管激光加工技术存在一些缺点，但随着技术的不断发展和完善，其应用范围将会更广泛，为制造业带来更多的机遇和挑战。

激光加工原理激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。

由于激光加工是无接触式加工，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范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范围上。

目前，公认的激光加工原理是两种：分别为激光热加工和光化学加工(又称冷加工)。

激光热加工指当激光束照射到物体表面时，引起快速加热，热力把对象的特性改变或把物料熔解蒸发。

热加工具有较高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面（或涂层）温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。

光化学加工指当激光束加于物体时，高密度能量光子引发或控制光化学反应的加工过程。

冷加工具有很高负荷能量的（紫外）光子，能够打断材料（特别是有机材料）或周围介质内的化学键，至使材料发生非热过程破坏。

这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义，因为它不是热烧蚀，而是不产生“热损伤”副作用的、打断化学键的冷剥离，因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。

例如，电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜，在半导体基片上开出狭窄的槽。

第一版激光加工简介激光加工是激光系统最常用的应用。

根据激光束与材料相互作用的机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。

激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。

包括光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀等。

由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性四大特性，因此就给激光加工带来一些其它加工方法所不具备的特性。

激光加⼯第⼆章激光加⼯技术2.1激光打标基础2.1.1 激光打标原理1．激光打标的基本原理激光打标：⽤激光束在各种不同的物质表⾯打上永久的标记。

打标的效应是通过⼯件表⾯物质的去除或改性或将有⾊物质固着于⼯件表⾯，造成⼈眼的⽬视反差效果。

⽬前，公认的激光打标原理是两种：★热加⼯：具有较⾼能量密度的激光束，照射在被加⼯材料表⾯上，材料表⾯吸收激光能量，在照射区域内发⽣热激发过程，从⽽使材料表⾯（或涂层）温度上升，产⽣变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。

★冷加⼯：具有很⾼能量的（紫外）光⼦，能够打断材料（特别是有机材料）或周围介质内的化学键，致使材料发⽣⾮热过程破坏。

2．激光打标的特点2标记速度快，字迹清晰、永久。

2⾮接触式加⼯，⽆磨损。

2动作⽅便，防伪功能强。

2可以做到⾼速⾃动化运⾏，⽣产成本低，适合于多种材料的标记。

2激光加⼯没有污染源，是⼀种清洁⽆污染的⾼环保加⼯技术。

3．激光打标的⽅法基本⽅法有三种：掩模式标记法、点阵式标记法、线性扫描式标记法。

★掩模式标记法：激光束经准直后呈平⾏光，射向掩模版，其上有挖空的、要打在产品上的图案，激光束从挖空的图案射出，经会聚透镜后在材料表⾯上形成按要求⽐例缩⼩的图案，并在材料表⾯上烧蚀出图案的像（如图）。

随激光束的功率密度⼤⼩和掩模制作的不同，⼀个激光脉冲就可标记出⼀个图案。

优点：设备简单；加⼯效率⾼。

缺点：图案变动不灵活；激光能量利⽤率不⾼。

★点阵式标记法：使⽤⼀台或⼏台⼩型激光器同时发射脉冲，经反射镜和聚焦镜后，使⼀个或⼏个激光脉冲在被标记材料表⾯上烧蚀（熔化）出⼤⼩及深度均匀⽽细⼩的⼩凹坑（典型的d＝15µm），每个字符、图案都是由这些⼩圆⿊凹坑点构成，⼀般是竖笔划7个点、横笔划5个点的735 阵列。

★线性扫描式标记法：扫描法打标是将激光束⼊射在两反射镜上，利⽤计算机控制扫描反射镜分别沿X-Y轴扫描，在⼀确定的⾯上打出数字、⽂字、图形。

聚焦系统可分为先聚焦，经反射镜射到⼯件上；或光束先经过反射镜，然后经聚焦镜再打在⼯件上。

机械制造中的激光加工技术原理激光加工技术是一种高精度加工方法，被广泛应用于机械制造领域。

它通过高能量密度的激光束对材料进行加热、熔化或蒸发，以达到切割、焊接、打孔、雕刻等目的。

本文将介绍激光加工技术的原理及其在机械制造中的应用。

一、激光加工技术原理激光是一种特殊的光束，具有高纯度、高单色性和高相干性等特点。

它是通过将激光材料激发至激光阈值以上，激活其内部的原子或分子，使它们从高能级跃迁到低能级，释放出带有特定波长和相位的光子。

这些光子经过放大、反射和聚焦等处理后，形成一个高强度、高能量密度的激光束。

激光加工技术利用这种特殊性质，对工件进行高精度加工。

在激光加工中，激光束首先经过准直系统和聚焦系统的处理，使其能够在一个很小的焦点上集中能量。

当激光功率足够大时，材料在激光束照射下将发生熔化、汽化或沉积等物理变化。

二、激光加工技术在机械制造中的应用1. 激光切割激光切割是激光加工技术的一项重要应用。

它可以对金属、塑料、纸板等不同材料进行切割，具有高精度、高速度和无接触等优势。

激光切割常用于金属板材加工、制造业和电子行业等领域。

2. 激光焊接激光焊接是利用激光束对材料进行熔化和固化的加工方法。

它具有快速、高效、无接触等优点，适用于对金属、塑料等材料进行精密焊接。

激光焊接广泛应用于汽车制造、航空航天等行业。

3. 激光打孔与刻蚀激光打孔是利用激光束对材料进行穿孔加工的方法。

激光束可以精确控制孔径和孔的形状，适用于多孔板、钢板和塑料板等材料的加工。

激光刻蚀则是利用激光束对材料进行蚀刻，可以制作出复杂的图形和花纹。

4. 激光表面处理激光表面处理是利用激光束对材料表面进行改性处理的方法。

通过调节激光功率和扫描速度等参数，可以改变材料表面的物理和化学特性。

激光表面处理常用于金属材料的硬化、涂层脱附和喷涂等工艺。

三、激光加工技术的发展趋势随着科学技术的不断进步，激光加工技术在机械制造领域中的应用也在不断拓展。

一方面，激光设备的性能和效率不断提高，使得激光加工更加精确、快速和稳定。

激光加工是一种利用高能量密度激光束进行材料加工的先进技术。

它在制造业中具有广泛应用，包括切割、焊接、打孔、雕刻和表面处理等领域。

激光加工的原理基于激光光束的特性。

激光是一种高强度、单色、相干和定向性很好的光束。

通过聚焦激光束，可以将其能量集中到非常小的区域，从而使材料发生熔化、蒸发或气化等反应，实现对材料的加工。

激光加工具有许多优点。

首先，激光加工非常精确，可以实现微米级甚至亚微米级的加工精度。

其次，激光加工无需直接接触材料，因此可以减少机械变形和污染。

此外，激光加工速度快、灵活性高，适用于各种材料，包括金属、塑料、陶瓷和玻璃等。

在激光加工中，常用的激光类型包括CO2激光、纤维激光和固态激光等。

不同类型的激光在加工过程中具有不同的特点和应用范围。

例如，CO2激光适用于金属切割和焊接，而纤维激光则适用于精细雕刻和打标。

总之，激光加工是一种高精度、高效率的材料加工技术，在制造业中扮演着重要角色。

随着激光技术的不断发展，激光加工将继续推动制造业的进步和创新。

1。

激光加工的原理特点与应用1. 原理激光加工是利用激光束的高能量和高密度特性，在材料表面或内部进行切割、焊接、打孔等加工过程。

其基本原理包括以下几个方面：•激光的产生：激光是通过对聚焦和放大的光能放大，形成单色、相干、高能量密度的光束。

激光产生过程中，光束的能级在介质中被激发，从而产生受激辐射。

•激光的聚焦：通过透镜的聚焦作用，将激光束集中到一个非常小的焦点上。

聚焦后的激光束能量密度大大增加，可以实现高精度加工。

•激光的作用：激光束对材料表面或内部进行加工时，会引起材料的熔化、汽化或剥离等反应。

激光脉冲的短暂性也降低了对材料周围区域的热影响。

2. 特点激光加工具有以下几个显著的特点：•高精度：激光聚焦后的光束非常细小，能够在微米级别上进行切割、打孔和焊接等加工操作。

因此，激光加工可以实现高精度的加工需求，适用于制造业的精密加工领域。

•非接触性：激光加工是通过光束与材料的相互作用来实现加工过程，无需直接接触材料。

这样可以避免由于接触造成的工件损坏和加工痕迹，同时减少了工具磨损的问题。

•无污染：激光加工过程中，不需要使用切削液、化学试剂等辅助材料，减少了对环境的污染。

同时，激光加工也不会产生废水、废气和废渣等副产品，符合环保要求。

•灵活性强：激光加工系统可以通过对激光束的调节和控制，实现对不同形状、材料和尺寸的工件进行加工。

激光加工不受工件形状的限制，适用于各种复杂结构的加工要求。

3. 应用激光加工技术在现代制造业中得到广泛应用，下面介绍几个典型的应用领域：•激光切割：激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的切割加工中。

激光切割不仅可以实现高精度和高速度的切割，还可以切割各种复杂形状的工件，被广泛应用于汽车、电子、航空航天等领域。

•激光焊接：激光焊接技术多用于金属材料的焊接。

激光焊接可以实现高强度、高精度的焊接效果，而且焊缝小、热影响区小，不会对工件表面产生明显的变色和变形。

激光焊接广泛应用于汽车制造、船舶制造、航空航天等领域。

简述激光加工的基本原理
1、简述激光加工的基本原理：激光加工原理是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。

2、激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。

用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。

某些具有亚稳态能级的物质，在外来光子的激发下会吸收光能，使处于高能级原子的数目大于低能级原子的数目，粒子数反转，若有一束光照射，光子的能量等于这两个能相对应的差，这时就会产生受激辐射，输出大量的光能。

激光基本原理激光（Laser）是一种高度聚焦的、单色、相干的光束。

它的产生是基于光的放大过程，通过刺激发射引起的辐射的放大而实现的。

激光是现代科学技术中的重要应用之一，广泛应用于医疗、通信、制造等众多领域。

本文将从激光的基本原理、特点以及应用等方面进行介绍。

激光的基本原理可以归纳为三个关键要素：激活物、能量泵和光放大。

激活物是激光器的核心组成部分之一。

它是一个能够从一个能级跃迁到另一个能级的原子、分子或离子。

激活物的能级结构决定了激光的特性。

当激活物处于低能级时，它可以通过吸收外部能量跃迁到高能级。

这个过程称为能量泵。

能量泵是提供激活物跃迁所需能量的源泵。

常用的能量泵包括光泵和电泵。

光泵是指通过光的照射使激活物吸收能量，而电泵是指通过电流使激活物吸收能量。

能量泵的作用是将激活物从低能级激发到高能级，为激光的产生提供能量。

光放大是激光产生的关键步骤。

当激活物处于高能级时，它会在吸收外部能量的过程中积累能量。

当激活物处于高能级时，它可以通过受激辐射的过程向低能级跃迁并释放出能量。

这个过程是光放大的基础，也是激光产生的核心。

激光具有许多独特的特点，使其在众多领域得到广泛应用。

首先，激光是单色的。

它的光波长非常狭窄，几乎只有一个特定的波长。

这使得激光能够精确地与物质相互作用。

其次，激光是相干的。

相干性意味着光波是同一频率、相位相同的波。

这种相干性使得激光能够形成聚焦光束，以及进行干涉和衍射等现象。

再次，激光是高度聚焦的。

由于激光的光束直径非常小，因此激光能够实现高精度的物质处理和测量。

最后，激光是可控的。

通过调节激光的波长、功率和脉冲宽度等参数，可以实现对激光的精确控制。

激光在医疗、通信、制造等领域有着广泛的应用。

例如，在医疗领域，激光可用于眼科手术、皮肤美容以及癌症治疗等。

在通信领域，激光可用于光纤通信和激光雷达等。

在制造领域，激光可用于焊接、切割、打标等工艺。

激光的高度聚焦和可控性使得它成为一种高效、精确的工具，推动了许多技术的发展和应用。

激光加工技术原理
激光加工技术是一种利用激光束对材料进行切割、打孔、雕刻等加工的方法。

其原理基于激光光束的高能量浓度和高单色性。

激光加工技术主要采用CO2激光器、光纤激光器等用于产生
激光束的设备。

这些激光器通过把电能转化为激光能量，将能量集中在一个非常小的点上。

激光束的高能量浓度使得它能够达到足够的功率来处理各种材料，例如金属、塑料、玻璃等。

另外，激光加工技术的另一个关键特点是激光光束的单色性。

单色性指的是激光光束的波长非常狭窄，光束颜色纯净。

这个特性使得激光能够更好地聚焦在一个点上，从而实现高精度的加工。

在激光加工过程中，激光光束通过光学系统进行聚焦，使得激光能量集中在一个小的区域内。

然后，激光光束与材料相互作用，使得材料受热并融化或蒸发。

通过控制激光束的移动路径和强度，可以实现不同形状的切割、打孔、雕刻等加工。

总结起来，激光加工技术的原理是利用激光光束的高能量浓度和高单色性，通过激光与材料的相互作用，实现对材料的切割、打孔、雕刻等加工。

这种技术具有高精度、高效率和灵活性强等优点，被广泛应用于工业生产和科学研究领域。

对激光加工技术的理解与认识一、激光加工技术简介1.1 什么是激光加工技术？激光加工技术是一种利用激光光束对材料进行加工和加工的技术。

它具有高精度、高速度、无接触、无热影响区等特点，被广泛应用于各个领域。

1.2 激光加工技术的分类•激光切割：利用激光光束对材料进行切割，常见于金属加工领域。

•激光打标：利用激光光束对材料进行永久性标记，常见于工业产品标识等领域。

•激光焊接：利用激光光束对材料进行焊接，通常应用于金属材料的精密焊接。

•激光钻孔：利用激光光束对材料进行孔洞加工，常用于陶瓷、玻璃等材料的加工。

二、激光加工技术的原理2.1 激光的发射原理激光发射的原理是通过激发物质产生受激辐射，这种辐射经过增益介质的反射、传播和放大，最终形成激光束。

2.2 激光与材料的相互作用激光与材料相互作用时，会发生吸收、反射、传导和散射等现象。

吸收激光能量的材料会发生加热，从而引起材料的融化、汽化或化学反应。

2.3 激光加工的控制参数激光加工过程中，影响加工质量的关键参数包括激光功率、激光束聚焦直径、加工速度以及材料的光学特性。

三、激光加工技术的应用领域3.1 工业制造激光加工技术在工业制造中得到广泛应用。

比如，激光切割可以用于金属板材的裁剪，激光打标可以用于产品标识。

3.2 电子制造在电子制造领域，激光加工技术可以用于电路板的制造和组装，以及半导体芯片的加工。

3.3 医疗领域激光加工技术在医疗领域有着重要应用，例如激光手术刀可以用于精确的手术操作，激光治疗可以用于皮肤病变的治疗。

3.4 精密仪器制造激光加工技术在精密仪器制造中发挥着重要作用。

比如，利用激光焊接可以实现对微型零件的可靠连接。

四、激光加工技术的优势与挑战4.1 优势•高精度：激光加工技术能够实现微米级别的加工精度，适用于精密加工领域。

•高速度：激光加工速度快，能够大幅提高生产效率。

•无接触：激光加工过程中，光束与材料无接触，避免了因机械接触而引起的损伤。

激光加工技术的原理与应用嘿，咱今天来聊聊这个听起来有点高大上的“激光加工技术”。

要说激光加工技术啊，那可是个神奇的玩意儿。

咱们先从原理说起。

你就想象一下，激光就像一把超级锋利、超级精准的刀，但这把刀不是用金属做的，而是由光组成的。

它的能量高度集中，能把材料一下子就按照我们想要的样子给“切”出来或者“雕”出来。

我记得有一次去工厂参观，亲眼看到了激光加工的过程。

那场面，真是让我大开眼界！当时工人师傅把一块金属板放在机器下面，然后启动了激光设备。

只见一道细细的、亮亮的光线射出来，就像科幻电影里的武器一样。

紧接着，金属板上就开始冒烟了，那烟啊，一缕一缕地往上冒。

没过多久，一个复杂的图案就出现在了金属板上，简直太神奇了！激光加工技术的原理，简单来说，就是利用激光的高能量密度和方向性。

这能量密度高到啥程度呢？就好比把一堆力量都集中在一个针尖上，所以它能瞬间产生高温，让材料融化、气化甚至直接变成等离子体。

而且激光的方向性特别好，能指哪儿打哪儿，误差极小。

那激光加工技术都有啥应用呢？这可多了去了！在工业领域，汽车制造厂里，用激光来切割和焊接车身部件，又快又准，还能保证质量。

那些精细的零部件，用传统方法加工可费劲了，但激光出马，轻松搞定。

再说说电子行业，手机、电脑里面的电路板，上面那些密密麻麻的线路和小孔，很多都是靠激光加工出来的。

你想想，那么小的东西，如果没有激光这么精准的工具，得多难搞啊！还有医疗领域，激光可以用来治疗各种疾病。

比如说激光近视手术，通过精准地切削角膜，让近视的人重新看清世界。

我有个朋友，之前近视得厉害，眼镜片厚得跟酒瓶底似的。

后来做了激光近视手术，现在看东西可清楚了，整个人都自信了好多。

在艺术领域，激光也能大显身手。

一些艺术家利用激光在木材、石材上雕刻出精美的作品。

那种细腻的线条和独特的效果，传统工具可很难做到。

另外，在航空航天领域，激光加工更是不可或缺。

飞机发动机的叶片，那要求多高啊，就得靠激光来加工，才能保证性能和安全。