第3章 激光材料加工基本原理
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激光材料加工的技术教程激光材料加工是一种高精度、高效率的加工方法,广泛应用于电子、光电子、医疗、航空航天等领域。
本篇文章将介绍激光材料加工的基本原理、常见的加工方法和应用案例,帮助读者全面了解激光材料加工的技术。
一、激光材料加工的基本原理激光材料加工是利用激光的高能量密度作用于材料表面,使其发生化学、物理变化的加工方法。
激光光束经过光学系统的聚焦后,能够在非常狭窄的区域产生高温或瞬间高压,从而实现对材料的切割、焊接、打孔、表面改性等精细加工。
激光材料加工的基本原理包括以下几个方面:1. 激光的选择:不同波长的激光适用于不同类型的材料加工。
常见的激光包括CO2激光、Nd:YAG激光和纤维激光,每种激光都有着自己的特点和适用范围。
2. 光学系统的设计:光学系统是激光加工的关键部分,它能够将激光光束聚焦到目标区域,并控制焦点尺寸和形状。
透镜和反射镜是常用的激光光学元件。
3. 材料与激光的相互作用:激光与材料的相互作用方式主要有吸收、穿透、反射和散射。
材料的吸收特性对激光加工的效率和质量有很大影响。
4. 辐射热传递:激光加工过程中,由于高能量密度的聚焦,会产生较高的温度,材料内部的热会通过传导和辐射的方式进行传递。
材料的热导率和热扩散系数决定了加工过程中的热影响区域和加工速度。
二、常见的激光材料加工方法1. 激光切割:激光切割是利用激光束对材料进行切割的一种方法。
它可以实现对金属、塑料、陶瓷等材料的高精度切割。
激光切割的过程是先将激光光束聚焦到材料表面形成小孔,然后通过气体喷射将熔化的材料吹散。
激光切割具有非常窄的切缝、高精度和不接触材料等优点。
2. 激光焊接:激光焊接是利用激光束对材料进行焊接的一种方法。
它可以实现对金属材料的高质量焊接,尤其适用于焊接薄板和复杂结构件。
激光焊接的过程是先将激光光束聚焦到焊缝上,使焊缝区域升温熔化,并形成焊接接头。
激光焊接具有热影响区小、变形小和焊接速度快等优点。
3. 激光打孔:激光打孔是利用激光束对材料进行打孔的一种方法。
激光加工的基本原理
激光加工是一种利用高能激光束对材料进行切割、刻蚀、焊接等加工的技术。
其基本原理是利用激光器产生的高能激光束,通过光束发射装置将其聚焦成高能密集的光点,然后将光点扫过待加工材料表面,使材料在激光束的作用下发生熔化、汽化、氧化或剥离等反应,从而实现对材料的精密加工。
激光加工的原理主要涉及以下几个方面:
1. 激光器:利用激光介质(如气体、固体或半导体等)在外界激励下产生激光。
2. 光束发射装置:将激光束聚焦成一束高能密集的光点,可通过透镜、反射镜等光学元件实现。
3. 材料与激光的相互作用:激光束照射到材料表面后,其能量将被吸收、反射或透射。
吸收能量最多的材料通常是适合激光加工的材料。
4. 加工过程:激光束在加工材料表面形成极小的热源,使材料局部加热,进而发生熔化、汽化、氧化或剥离等反应。
加工方法包括切割、刻蚀、焊接等。
激光加工的优势主要有以下几个方面:
1. 高精度:激光束聚焦成极小的光点,可实现对材料的精细加工,具有较高的加工精度和分辨率。
2. 高效率:激光加工速度快,加工效率高,适用于批量生产和大规模加工。
3. 无接触加工:激光加工过程中,材料和激光之间没有物理接触,可避免材料的污染和变形。
4. 宽材料适应性:激光加工可适用于多种材料,包括金属、塑
料、陶瓷等。
5. 灵活性:激光加工可实现对复杂形状的加工,可根据需要进行定制和个性化设计。
总之,激光加工通过高能激光束对材料进行加工,具有高精度、高效率、无接触、宽材料适应性和灵活性等优势,广泛应用于制造业、电子工业、医疗器械、航空航天等领域。
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。
激光加工工艺原理与创新技术探索激光加工工艺是一种基于激光技术的加工方法,利用激光束对材料进行热熔、热蒸发或者热氧化等过程,实现对材料的切割、焊接、打孔、雕刻等加工操作。
在工业生产中,激光加工工艺已经广泛应用于各个领域,成为了一种重要的加工方法。
激光加工的原理是利用激光器将能量转换为具有很高能量密度和比较单色性的激光束。
激光束经过聚焦透镜进行聚焦,形成一个热点。
当激光束照射到材料表面时,光能被吸收并转化为热能,使材料表面温度升高。
当温度升高到一定程度时,材料就会发生熔化、蒸发或氧化等反应,从而实现对材料的加工。
激光加工的优势在于可以实现高精度、非接触、无切削力的加工操作。
与传统的机械加工方法相比,激光加工不会对材料产生应力和变形,可以实现对复杂形状和特殊材料的加工。
此外,激光加工速度快、能耗低,具有较高的自动化程度。
因此,激光加工工艺被广泛应用于微电子、光电子、汽车制造、航空航天等领域。
在激光加工工艺方面,近年来出现了一些创新技术。
首先是光纤激光器技术的发展。
传统的激光器通常比较庞大,不能灵活应用于狭小的加工空间。
而光纤激光器则具有体积小、功率稳定等优势,可以满足对高细节精度的加工要求。
其次是激光成形技术的发展。
传统的激光加工通常是通过移动工件来实现加工,而激光成形则是通过移动激光束来实现加工。
激光成形技术可以实现对工件的整体加工,可以大大提高加工效率和加工精度。
再次是激光微纳加工技术的发展。
激光微纳加工是指利用激光加工方法对微米或纳米尺度的结构进行加工。
这种技术可以实现对微机电系统、集成光学器件、微纳传感器等微米尺度器件的制备。
激光微纳加工技术具有加工精度高、加工表面质量好、加工速度快等特点,可以满足精度要求较高的微纳加工需求。
最后是激光增材制造技术的发展。
激光增材制造是一种通过逐层加工的方式,将材料层层叠加形成三维实体的加工方法。
激光增材制造技术可以实现对复杂形状、多材料的器件的制备,具有很大的潜力在航空航天、生物医学等领域得到应用。
超快激光加工材料的原理今天来聊聊超快激光加工材料的原理。
你知道吗?咱们平常看那些特别精致的金属工艺品,上面有些超级精细的花纹或者微小的孔洞,你可能会疑惑这些是怎么做出来的呢?这就和超快激光加工材料的原理有关啦。
我刚开始接触这个的时候,也是一头雾水。
我就想啊,激光加工嘛,不就是用激光照一照,把材料融化或者气化不就得了。
但是后来发现没那么简单。
打个比方,超快激光就像是一个超级精准又超级敏捷的小工匠。
普通激光可能就像是一个挥舞着大锤子的工人,一锤子下去能砸掉一大块儿材料;而超快激光呢,就像是用一根非常非常细小的针,每次只对极微小的区域进行操作。
从原理上来说,超快激光脉冲极短,能在短时间内把能量聚焦到材料的微小区域。
这就好比我们用放大镜把太阳光聚焦到一张纸上的一个小点上,能量集中起来就能让那个点迅速升温,对吧?超快激光也是这个道理,只不过它的能量集中起来作用在材料表面或者内部的极小范围。
这时候材料的原子或者分子就像一群受到惊吓的小蚂蚁,一下子慌了神,它们的化学键被破坏,从而导致材料被去除、融化或者改变内部结构。
有意思的是,这个过程发生得极快,快到那些相邻的区域还没反应过来呢,这个小区域就已经加工完成了。
就好像有诸多城市,你把其中一个城市瞬间重建了,周围的城市还没察觉到任何变化一样。
这样就能够实现高精度的加工,对设计那些精细的结构非常有帮助。
比如说加工一些电子元件上的微小线路,超快激光就能派上大用场。
因为普通加工方法很难做到这么精细。
说到这里,你可能会问,这么强的激光对人有没有危害呢?答案是肯定的。
所以在实际利用超快激光加工材料的时候,防护措施做得特别严格,就如同我们对待危险的化学品一样小心谨慎。
我在学习这个原理的过程中还有一个困惑就是,超快激光的能量那么高,有没有可能会在加工过程中导致一些我们预期之外的二次反应呢?后来通过查阅资料才明白,确实存在这种可能。
所以在设置加工参数的时候要充分考虑材料的特性等因素。
激光切面加工的原理EMI对策是指除去氧化皮膜(绝缘皮膜)进行接地加工.接地的代表加工方法是切削和激光加工.激光加工的原理从发信器发送的脉冲光根据扫描反射镜扫描被加工物.这时,根据激光的强度,发信时间,发信间隔和扫描反射镜的扫描速度决定加工条件. 加工条件,控制决定右图的三个项目(密度,线间隔,深度).接地的目的是除去氧化皮膜使其露出质地进行导通.密度,线间隔的关系根据无加工残留设定.深度当然要比氧化皮膜的厚度深.利用焦点距离的点,激光的Spot径变为最小,得到最大的动力。
加工原理是根据激光的光的热使氧化皮膜溶化除去.因为很微小的溶化部份被酸化,就会造成极薄的氧化皮膜(绝缘体).激光切面加工条件设定 (用语解说)Q频率(Q周波数)表示1秒钟发生的激光的脉冲数(pls/sec).步长相同时,变化描画点的间隔.步长表示描画速度.步长大Q频率小的话,线成点列.步长和Q频率和关系起动延时起动时,为了稳定反射镜的位置有必要处长时间.中间延时增加描画时间→增加电流值可得到同样的效果,但是会延长加工时间.角部延时在描画的角部,为了改变反射镜的方向,在直线部和等速描画的话,R和欠点可做到.作为其对策,角部有必要延迟动作.激光加工的加工条件设定设定项目=密度•线间隔•深度※密度•线间隔以激光SPOT径的1/2为基准. 密度•线间隔激光SPOT径只是单纯排列的话,会残留下岛状的氧化皮膜,造成导通不良,所以有必要将SPOT径重叠加工.也可考虑SPOT径的歪曲.深度有必要进行可完全除去氧化皮膜的深度加工.提高电流值的话,深度可加深,但会发生每个深度不均衡现象.还有,因为有表面抵抗值增加的倾向,1次扫描的加工深度少,尽量做到两次扫描的25--30μm程度.※增加表面抵抗,激光加工时,考虑使其表面酸化,构成酸化皮膜(氧化皮膜).激光切面部的品质保证。
激光加工绪论总结一、激光加工绪论是啥呢?激光加工绪论就像是打开激光加工这个神奇世界的一把小钥匙。
它先给我们大致讲了激光是个啥玩意儿,你知道吗?激光可不像我们平常看到的那种光,它可集中了,能量超强的。
就好像一群散漫的人突然变得超级团结,力量就变得超级大一样。
激光加工就是利用激光的这种特性来对材料进行加工的。
这绪论里就会提到激光加工的历史,原来激光加工也不是一下子就出现的,它也是经过科学家们不断研究、探索才慢慢发展起来的。
二、激光加工的原理在绪论中的体现激光加工的原理在绪论里那是相当重要的部分。
简单说呢,就是通过控制激光的能量、频率之类的参数,让激光作用在材料上,使材料发生熔化、汽化之类的变化,从而达到加工的目的。
比如说在切割金属的时候,激光就像一把超级锋利的刀,所到之处,金属就乖乖听话分开了。
而且这激光加工的精度还特别高呢,就好像一个超级细心的工匠,一点点瑕疵都不会有。
这原理部分还会涉及到很多物理知识,像什么光子、能量跃迁之类的,虽然听起来有点晕乎,但是了解了之后就会觉得特别酷。
三、激光加工的应用方面在绪论中的呈现激光加工的应用可广泛啦,绪论里肯定会提到的。
在制造业里,它可以用来切割各种形状复杂的零件,就像做艺术品一样,想怎么切就怎么切。
还有在电子行业,激光可以用来焊接那些超小的电子元件,比我们用手操作可精准多了。
在医疗领域也有应用呢,比如可以用激光来做一些精细的手术,像治疗眼睛的近视之类的。
另外在珠宝加工行业,激光可以用来雕刻那些精美的图案,让珠宝更加华丽。
四、激光加工绪论中的发展趋势绪论里还会展望激光加工的未来发展趋势呢。
随着科技的不断进步,激光加工肯定会越来越先进。
可能会在加工速度上更快,就像跑车不断加速一样。
而且精度也会更高,说不定以后可以加工出纳米级别的东西呢。
还有可能会和其他技术相结合,创造出更多新的加工方法。
比如说和人工智能结合起来,让激光加工变得更加智能化,就像有个聪明的大脑在指挥着激光工作一样。