激光加工技术的原理及应用
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激光加工技术摘要激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一种加工新技术,涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科。
由于激光加工热影响区域小,光束方向性好,几乎可以加工任何材料。
常用来进行选择性加工,精密加工。
由于激光加工的特殊特点,其发展前景广阔,目前已广泛应用于激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、切削加工,快速成形,激光钻孔和基板划片,半导体处理等。
关键词:原理、应用﹑新技术、精密加工、引言激光是本世纪的重大发明之一,具有巨大的技术潜力。
专家们认为,现在是电子技术的全胜时期,其主角是计算机,下一代将是光技术时代,其主角是激光。
激光因具有单色性、相干性和平行性三大特点,特别适用于材料加工。
激光加工是激光应用最有发展前途的领域,国外已开发出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。
激光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。
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。
激光能适应任何材料的加工制造,尤其在一些有特殊精度和要求、特别场合和特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。
正文1﹑激光加工技术的原理及其特点1.1激光加工的起源早期的激光加工由于功率较小,大多用于打小孔和微型焊接。
到20世纪70年代,随着大功率二氧化碳激光器、高重复频率钇铝石榴石激光器的出现,以及对激光加工机理和工艺的深入研究,激光加工技术有了很大进展,使用范围随之扩大。
数千瓦的激光加工机已用于各种材料的高速切割、深熔焊接和材料热处理等方面。
激光加工技术的发展和应用激光加工技术是一种高精度、高效率的加工方式,随着科学技术的不断进步,激光加工技术在工业制造、医疗、通信等领域得到广泛应用。
本文将从发展历程、工艺特点、应用领域几个方面来探讨激光加工技术的发展和应用。
一、发展历程激光加工技术起源于20世纪60年代,当时我们还没有现在所熟知的连续激光器,只有脉冲激光器。
脉冲激光器能够产生高能量密度的光束,用于切割、打孔等加工操作。
激光加工技术的发展主要依赖于光学、电子等各方面技术的发展,随着科技的进步,激光器出现了许多新的形态,如CO2激光器、光纤激光器、半导体激光器等。
同时,激光加工技术也不断发掘新的加工方法,如激光刻蚀、激光沉积、激光转移等。
二、工艺特点激光加工技术与传统加工技术的主要区别在于:激光加工是利用光束将工件表面局部加热,使其融化、气化或发生化学反应,实现加工形状的改变。
这一特点使激光加工具有以下几个突出的优点:1.高精度:激光加工可精确控制激光束的能量密度和加工轨迹,从而获得高精度的加工结果。
2.高效率:激光加工速度快,工艺质量好,且节省能源和材料。
3.灵活性:激光加工不受材料硬度、形状等限制,可对各种材料进行加工,且加工形式多样,如切割、打孔、雕刻、焊接等。
4.环保:激光加工没有污染、噪音和振动,可以实现工艺无废。
三、应用领域激光加工技术在众多领域得到了广泛应用,主要包括以下几个方面:1.工业制造激光加工技术在工业制造中几乎涵盖了所有的制造行业,例如,汽车制造、手机制造、空调制造、家电制造等。
激光加工技术可以用于零部件的切割、作标、打孔等操作,还可以用于三维打印、表面改性等方面。
2.医疗激光加工技术在医疗领域也有很多应用,例如,激光美容、激光治疗、激光手术等。
其中,激光手术是激光加工技术在医疗领域的重要应用之一。
激光手术与传统手术相比,具有切口小、止血快、恢复快等优势。
3.通信现代通信技术中,激光光纤通信技术是一项十分重要的技术。
激光加工技术的应用综述激光加工技术是近年来备受关注的一种加工方式。
利用激光的高聚焦特性,可以实现对各种材料的精细加工。
激光加工技术已被广泛应用于制造业、医疗产业、航空航天等领域中。
本文将对激光加工技术的应用进行综述。
一、激光切割激光切割是激光加工技术中最常见的应用之一。
它是利用激光束的高能量和高密度来切割各种材料的一种方法。
激光切割广泛应用于金属材料、木材、塑料、陶瓷等材料的加工中。
与传统的机械切割方式相比,激光切割具有更高的精度和更少的浪费。
目前,激光切割已被广泛应用于汽车制造、建筑材料、电子器件等产业。
二、激光焊接激光焊接是将两种或两种以上的材料通过激光束的热作用进行精密焊接的一种方法。
激光焊接广泛应用于金属材料、塑料等材料的加工中。
相比于传统的焊接方式,激光焊接可以实现更高的精度和更少的材料损耗。
目前,激光焊接已被广泛应用于汽车制造、电子器件等产业。
激光焊接能够实现多种材料的焊接,如钢和铝、钢和铜等。
激光焊接还被应用于制造航空航天设备和医疗器械等领域。
三、激光打标激光打标是利用激光束的高能量在材料表面刻印图案或文字的一种方法。
激光打标具有非常高的精度和速度,并且可以用于切割及印刷生产。
激光打标已广泛应用于食品包装、饮料瓶等产品上的生产日期、批号等信息的刻印。
激光打标还被应用于汽车零件、电子器件等产品上的品牌、规格等信息的刻印。
四、激光雕刻激光雕刻是利用激光束的高密度和高能量在材料表面进行切割和细节雕刻的一种方法。
激光雕刻具有非常高的精度和速度,并且可以应用于各种材料的加工,如木材、玻璃、金属等。
激光雕刻已广泛应用于珠宝、玩具、艺术品等领域。
五、激光减薄激光减薄是利用激光束的高能量将材料表面进行微细减薄的一种方法。
激光减薄广泛应用于电子器件、汽车制造等产业中。
它可以实现对微小零件的精细加工,使得器件更加轻薄、高效。
总之,激光加工技术具有非常高的精度和速度,可以应用于各种材料的加工。
随着技术的不断发展和进步,激光加工技术在制造、医疗、航空航天等领域的应用将会越来越广泛。
脉冲激光的原理及其在材料加工中的应用激光技术是现代工业中广泛应用的一种高新技术,其中脉冲激光是一种特殊的激光。
它具有高功率、高频率等特点,广泛应用于制造业,特别是材料加工领域。
本文将介绍脉冲激光的原理及其在材料加工中的应用。
一、脉冲激光的原理脉冲激光的原理是利用激光器产生一个瞬间高能量密度的脉冲,使能量集中在非常短的时间内照射在工件表面,导致局部区域的温度升高,从而实现对工件的材料加工。
在实际激光加工中,激光器发射出的激光束被准直透镜聚焦后,形成了一个非常小的光斑。
它能够集中激光能量到微小的区域,使得被照射区域的温度迅速飙升,到达千万摄氏度以上。
这种高能量密度的激光能力在很短的时间内就熔化或蒸发掉任何材料,使之成为理想的加工手段。
二、脉冲激光在材料加工中的应用1.激光切割激光切割是一种常用的脉冲激光加工方式,可以用于切割金属和非金属材料。
在此过程中,激光能够在非常短的时间内蒸发掉部分材料,使得切割边缘十分平滑。
激光切割可以用于汽车零件、电子产品等的制造。
2.激光钻孔激光钻孔是另一种脉冲激光加工方式,可以用于钻孔各种材料,包括硬质金属。
激光钻孔、尤其是对于一些难以用传统工具进行加工的材料来说,具有更为突出的优势,比如,激光能够钻穿薄板、玻璃、陶瓷等材料,并将表面烧焦、蒸发掉。
这种技术已许多领域得到了广泛应用,例如医疗、电子、半导体等领域。
3.激光打标激光打标是一种常用的脉冲激光加工方式,可以用于制造业、电子工程、机械加工等领域。
这种技术是通过脉冲激光照射在物质表面,利用高温使物质表面氧化、还原或者融化从而形成各种标记。
在此过程中,光斑直径不超过0.01毫米,如此小的光斑能够呈现出物质表面上复杂、精细的标记图案。
4.激光焊接激光焊接是一种广泛应用于制造业的新型焊接方式,可以用于焊接非常厚的材料,如:合金钢、铝材等。
在此过程中,激光能够快速加热两个被焊接的材料,使其迅速熔化,当冷却后材料就被连接在一起了。
飞秒激光加工的技术体系飞秒激光加工技术体系引言飞秒激光加工技术是一种高精度、高效率的微纳加工工艺,具有广泛的应用前景。
本文将从基本原理、加工特点、应用领域和发展前景等方面介绍飞秒激光加工技术体系。
一、基本原理飞秒激光加工技术是利用飞秒激光的瞬间高能量密度作用于材料表面,实现材料微纳加工的一种方法。
飞秒激光的特点是脉冲宽度极短,通常在飞秒级别(1飞秒=10^-15秒),能量较高。
这种短脉冲的高能量密度能够在纳秒级别内将材料表面局部加热到临界温度,引起材料的蒸发、熔化或者化学反应,实现微纳级的加工。
二、加工特点1. 高精度:飞秒激光加工技术能够实现纳米级的加工精度,由于脉冲宽度极短,加工过程中热影响区域较小,减少了材料的热变形,从而提高了加工的精度。
2. 无热损伤:由于飞秒激光加工过程中的热影响区域很小,材料几乎没有受到热损伤,可以实现对一些易受热损伤的材料进行精细加工。
3. 无微裂纹:飞秒激光加工技术能够实现无微裂纹的加工,因为飞秒激光加工过程中能量的输送速度非常快,几乎没有时间给材料形成微裂纹。
4. 宽材料适应性:飞秒激光加工技术适用于多种材料,如金属、半导体、光学材料等,具有较好的材料适应性。
三、应用领域1. 微电子加工:飞秒激光加工技术在微电子领域有广泛的应用,可以用于制作微电子元件、微结构和微通道等。
2. 光学加工:飞秒激光加工技术可以实现光学元件的表面修复、光栅制作和光波导加工等。
3. 生物医学加工:飞秒激光加工技术在生物医学领域可以用于细胞穿孔、细胞切割和组织切割等。
4. 硅片加工:飞秒激光加工技术可以用于硅片的切割、钻孔和结构加工等。
5. 纳米加工:飞秒激光加工技术可以实现纳米级的加工,可以用于纳米结构的制备和纳米材料的修复等。
四、发展前景飞秒激光加工技术具有很高的发展前景。
随着科学技术的不断发展,飞秒激光加工技术将进一步提高加工精度和加工效率,拓宽应用领域。
同时,飞秒激光加工技术还可以与其他技术相结合,如光学成像、自动控制等,实现更加智能化的加工过程。
激光的工作原理及应用1. 激光的工作原理激光(laser)是一种特殊的光源,具有高亮度、自聚焦、单色性和相干性等特点,广泛应用于科学研究、医学、通信、制造业等领域。
激光的产生基于激发粒子之间的能级跃迁,通过受激辐射放大产生高度单色和相干的光束。
以下是激光的工作原理的详细说明:1.1 光激发:激光的产生需要一个能给光子提供能量的光激发源,包括电子束激发、光束激发和化学激发等。
其中,电子束激发是目前应用最广泛的激发方式。
1.2 能级跃迁:光激发后,光子与外层电子发生碰撞,使电子跃迁到能级较高的状态。
此时,只有两个能级之间的跃迁才能产生激光。
1.3 受激辐射:当一个已激发的电子回到较低的能级时,会释放出一个与入射光子相同频率和相位的光子,这就是受激辐射。
受激辐射产生的光子与入射光子具有相同频率、相同方向和相干性。
同时,较低能级的粒子会受到激发自发辐射的影响,维持产生的光子数目。
1.4 驻波放大:光子经过反射镜的反射,形成来回传播的光束,与受激辐射的光子相叠加后得到放大。
这种来回传播且同时放大的光束就是激光。
2. 激光的应用激光由于其高度单色性、高亮度和自聚焦等特点,在许多领域有着广泛的应用。
以下是激光的主要应用领域:2.1 科学研究•光谱学研究:激光可用于分析物质的成分,用于化学、物理、生物学等领域的研究。
•材料科学:激光可以用于材料加工、表面改性和光学薄膜制备等方面的研究。
•原子与分子物理:激光可用于原子和分子的精细操控和精确测量。
2.2 医学应用•激光手术:激光刀可以实现非接触性的手术操作,减少创伤和出血。
•激光治疗:激光可以用于皮肤治疗、眼部治疗和牙科治疗等。
•医学影像:激光可以用于医学成像,如激光超声成像和激光扫描成像等。
2.3 通信与信息技术•光纤通信:激光作为光源广泛应用于光纤通信中,实现高速和远距离的信息传输。
•激光打印:激光技术广泛应用于打印行业,提供高分辨率和高速度的打印效果。
•光盘存储:激光可以读取和写入光盘上的信息,广泛应用于光盘存储技术。
激光再制造技术及应用一、激光再制造技术的原理激光再制造技术,是一种将激光熔化或烧结物质,以实现再制造的高精密度加工技术。
激光再制造技术的原理主要包括以下几个方面:1. 激光加热原理:激光是一种高能量密度的光束,可以在短时间内对材料进行快速加热,使其瞬间融化或烧结。
这种高能量密度和快速加热的特性,使得激光成为了再制造材料的理想加热源。
2. 材料再制造原理:通过激光对废旧材料进行加热,将其融化或烧结成新的形状,再利用这些材料来制造新的零部件或产品。
这种再制造的原理,可以大大减少资源的浪费,提高材料的利用率。
3. 三维打印原理:激光再制造技术通常与三维打印技术相结合,利用激光熔化或烧结粉末材料的方式,逐层堆积成所需的形状。
通过三维打印技术,可以实现复杂结构、高精度的零部件制造。
激光再制造技术在再制造领域具有明显的优势,主要表现在以下几个方面:1. 高精度加工:激光再制造技术可以实现高精度的加工,能够制造出复杂结构的零部件,满足不同行业的精密加工需求。
2. 节能环保:激光再制造技术可以大大减少原材料的消耗,降低废料排放,有利于保护环境和节约能源。
3. 灵活性强:激光再制造技术适用于各种材料,包括金属、塑料、陶瓷等,具有很高的加工范围和灵活性。
4. 成本效益高:激光再制造技术可以利用废旧材料进行再利用,节约了原材料的采购成本,提高了生产效率。
5. 个性化定制:激光再制造技术可以根据客户需求进行个性化定制,满足不同客户的特殊需求。
激光再制造技术已经在各个行业得到了广泛应用,主要包括以下几个领域:1. 航空航天领域:激光再制造技术可以制造具有复杂结构的航空零部件,提高了飞行器的性能和安全性。
2. 汽车制造领域:激光再制造技术可以制造汽车零部件,如发动机零部件、刹车系统零部件等,提高了汽车的性能和可靠性。
3. 医疗器械领域:激光再制造技术可以制造医疗器械,如人工关节、牙齿修复材料等,提高了医疗器械的精度和适配性。
激光的应用及原理有哪些1. 激光的原理激光是由激光器产生的一种特殊的光。
与普通光波相比,激光具有高度的相干性、单一波长、高亮度和直线传播等特点。
激光器的工作原理是将能量输入到活性介质中,使活性介质吸收能量并产生光子发射,从而形成激光。
2. 激光的应用领域激光技术在众多科学、工业、医疗和军事领域中有着广泛的应用。
下面将介绍一些常见的激光应用。
2.1 激光切割•激光切割常用于金属、塑料、纸张等材料的切割加工。
激光切割的优点是具有高精度、高效率和无接触的特点,广泛应用于制造业和工业生产中。
2.2 激光打标•激光打标可以通过将激光束聚焦在物体表面上,实现对物体进行刻字、打标等标记。
激光打标具有高精确度、无污染和可永久保存等优点,被广泛应用于包装、电子、医疗等行业。
2.3 激光医疗•激光在医疗领域中有多种应用,如激光手术、激光疗法和激光治疗等。
激光手术可以实现切割、切除和焊接组织,减少手术创伤和出血。
激光疗法可以用于肿瘤治疗和皮肤疾病治疗。
2.4 激光测量•激光测量技术可以用于距离测量、速度测量和形状测量等。
激光距离测量仪常用于建筑、地质勘探和工程测量等领域。
激光速度测量仪常用于交通管理和物流行业。
激光形状测量仪常用于三维扫描和建模。
2.5 激光通信•激光通信是指利用激光来传输信息的一种通信方式。
激光通信具有高带宽、低延迟和抗干扰等优点,常用于卫星通信、光纤通信和无线通信等领域。
3. 激光的未来发展激光技术在各个领域中的应用不断扩展,并且不断取得新的突破和进展。
未来,激光技术将在以下方面取得更大的发展。
3.1 激光在能源领域的应用•激光通过聚焦能量来实现物质的聚变和核聚变等反应,有望成为新能源领域的重要技术。
激光也可以用于太阳能光伏板的高效制造和光催化反应的增效等方面。
3.2 激光在生物医学领域的应用•激光在生物医学领域中的应用将更加深入和广泛。
随着激光技术的不断发展,医学诊断、治疗和基因编辑等方面将得到更大的突破。
激光加工技术摘要激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一种加工新技术,涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科。
由于激光加工热影响区域小,光束方向性好,几乎可以加工任何材料。
常用来进行选择性加工,精密加工。
由于激光加工的特殊特点,其发展前景广阔,目前已广泛应用于激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、切削加工,快速成形,激光钻孔和基板划片,半导体处理等。
关键词:原理、应用﹑新技术、精密加工、引言激光是本世纪的重大发明之一,具有巨大的技术潜力。
专家们认为,现在是电子技术的全胜时期,其主角是计算机,下一代将是光技术时代,其主角是激光。
激光因具有单色性、相干性和平行性三大特点,特别适用于材料加工。
激光加工是激光应用最有发展前途的领域,国外已开发出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。
激光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。
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。
激光能适应任何材料的加工制造,尤其在一些有特殊精度和要求、特别场合和特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。
正文1﹑激光加工技术的原理及其特点1.1激光加工的起源早期的激光加工由于功率较小,大多用于打小孔和微型焊接。
到20世纪70年代,随着大功率二氧化碳激光器、高重复频率钇铝石榴石激光器的出现,以及对激光加工机理和工艺的深入研究,激光加工技术有了很大进展,使用范围随之扩大。
数千瓦的激光加工机已用于各种材料的高速切割、深熔焊接和材料热处理等方面。
各种专用的激光加工设备竞相出现,并与光电跟踪、计算机数字控制、工业机器人等技术相结合,大大提高了激光加工机的自动化水平和使用功能。
1.2激光加工的原理激光加工是以激光为热源对工件进行热加工。
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。
从激光器输出的高强度激光经过透镜聚焦到工件上,其焦点处的功率密度高达107~1012瓦/厘米2,温度高达1万摄氏度以上,任何材料都会瞬时熔化、气化。
激光加工就是利用这种光能的热效应对材料进行焊接、打孔和切割等加工的。
通常用于加工的激光器主要是固体激光器(图1)和气体激光器(图2)。
使用二氧化碳气体激光器切割时,一般在光束出口处装有喷嘴,用于喷吹氧、氮等辅助气体,以提高切割速度和切口质量。
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。
加工过程大体上可分为如下几个阶段:1.激光束照射工件材料(光的辐射能部分被反射,部分被吸收并对材料加热,部分因热传导而损失);2.工件材料吸收光能;3.光能转变成热能是工件材料无损加热(激光进入工件材料的深度极浅,所以在焦点中央,表面温度迅速升高);4.工件材料被熔化、蒸发、汽化并溅出去除或破坏;5.作用结束与加工区冷凝。
1.3激光加工的特点激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势:1.由于它是无接触加工,并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调,因此可以实现多种加工的目的。
2.它可以对多种金属、非金属加工,特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。
3.激光加工过程中无“刀具”磨损,无“切削力”作用于工件。
4.激光加工过程中,激光束能量密度高,加工速度快,并且是局部加工,对非激光照射部位没有影响或影响极小。
因此,其热影响区小,工件热变形小,后续加工量小。
5.它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。
6.由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换,极易与数控系统配合,对复杂工件进行加工,因此是一种极为灵活的加工方法。
7.使用激光加工,生产效率高,质量可靠,经济效益好。
例如:1美国通用电器公司采用板条激光器加工航空发动机上的异形槽,不到4H即可高质量完成,而原来采用电火花加工则需要9H以上。
仅此一项,每台发动机的造价可省5万美元。
2激光切割钢件工效可提高8-20倍,材料可节省15-30%,大幅度降低了生产成本,并且加工精度高,产品质量稳定可靠。
2激光加工技术的应用由于激光加工技术具有许多其他加工技术所无法比拟的优点,所以应用较广。
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、激光打标技术、激光去重平衡技术、激光蚀刻技术、激光微调技术、激光划线技术、激光切割技术、激光热处理和表面处理技术等。
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。
激光加工有许多优点:①激光功率密度大,工件吸收激光后温度迅速升高而熔化或汽化,即使熔点高、硬度大和质脆的材料(如陶瓷、金刚石等)也可用激光加工;②激光头与工件不接触,不存在加工工具磨损问题;③工件不受应力,不易污染;④可以对运动的工件或密封在玻璃壳内的材料加工;⑤激光束的发散角可小于1毫弧,光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒,同时,大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至十千瓦量级,因而激光既适于精密微细加工,又适于大型材料加工;⑥激光束容易控制,易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合,实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度;⑦在恶劣环境或其他人难以接近的地方,可用机器人进行激光加工。
2.1激光快速成形技术激光快速成形技术集成了激光技术、CAD/CAM技术和材料技术的最新成果,根据零件的CAD模型,用激光束将光敏聚合材料逐层固化,精确堆积成样件,不需要模具和刀具即可快速精确地制造形状复杂的零件,该技术已在航空航天、电子、汽车等工业领域得到广泛应用。
2.2激光焊接技术激光焊接强度高、热变形小、密封性好,可以焊接尺寸和性质悬殊,以及熔点很高(如陶瓷)和易氧化的材料。
激光焊接的心脏起搏器,其密封性好、寿命长,而且体积小。
激光热处理用激光照射材料,选择适当的波长和控制照射时间、功率密度,可使材料表面熔化和再结晶,达到淬火或退火的目的。
激光热处理的优点是可以控制热处理的深度,可以选择和控制热处理部位,工件变形小,可处理形状复杂的零件和部件,可对盲孔和深孔的内壁进行处理。
例如,气缸活塞经激光热处理后可延长寿命;用激光热处理可恢复离子轰击所引起损伤的硅材料。
2.3激光打标技术激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一。
激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记的一种打标方法。
激光打标可以打出各种文字、符号和图案等,字符大小可以从毫米量到微米量级,这对产品的防伪有特殊的意义。
准分子激光打标是近年来发展起来的一项新技术,特别适用于金属打标,可实现亚微米打标,已广泛用于微电子工业和生物工程。
2.4激光打孔技术激光打孔采用脉冲激光器可进行打孔,脉冲宽度为0.1~1毫秒,特别适于打微孔和异形孔,孔径约为0.005~1毫米。
激光打孔已广泛用于钟表和仪表的宝石轴承、金刚石拉丝模、化纤喷丝头等工件的加工。
2.5激光去重平衡技术激光去重平衡技术是用激光去掉高速旋转部件上不平衡的过重部分,使惯性轴与旋转轴重合,以达到动平衡的过程。
激光去重平衡技术具有测量和去重两大功能,可同时进行不平衡的测量和校正,效率大大提高,在陀螺制造领域有广阔的应用前景。
对于高精度转子,激光去动平衡可成倍提高平衡精度,其质量偏心值的平衡精度可达1%或千分之几微米。
2.6激光蚀刻技术激光蚀刻技术比传统的化学蚀刻技术工艺简单、可大幅度降低生产成本,可加工0.125~1微米宽的线,非常适合于超大规模集成电路的制造。
用激光可对流水线上的工件刻字或打标记,并不影响流水线的速度,刻划出的字符可永久保持。
2.7激光微调技术激光微调技术可对指定电阻进行自动精密微调,精度可达0.01%~0.002%,比传统加工方法的精度和效率高、成本低。
激光微调包括薄膜电阻(0.01~0.6微米厚)与厚膜电阻(20~50微米厚)的微调、电容的微调和混合集成电路的微调。
2.8激光划线技术激光划线技术是生产集成电路的关键技术,其划线细、精度高(线宽为15~25微米,槽深为5~200微米),加工速度快(可达200毫米/秒),成品率可达99.5%以上。
2.9激光切割技术在造船、汽车制造等工业中,常使用百瓦至万瓦级的连续CO2激光器对大工件进行切割,既能保证精确的空间曲线形状,又有较高的加工效率。
对小工件的切割,常用中、小功率固体激光器或CO2激光器。
在微电子学中,常用激光切划硅片或切窄缝,速度快、热影响区小。
2.10激光热、表处理技术(激光相变硬化、激光淬火)激光热处理是利用高功率密度的激光束对金属进行表面处理的方法,它可以对金属实现相变硬化(或称作表面淬火、表面非晶化、表面重熔粹火)、表面合金化等表面改性处理,产生用其大表面淬火达不到的表面成分、组织、性能的改变。
经激光处理后,铸铁表面硬度可以达到HRC60度以上,中碳及高碳的碳钢,表面硬度可达HRC70度以上,从而提高起抗磨性,抗疲劳,耐腐蚀,抗氧化等性能,延长其使用寿命。
激光热处理技术与其它热处理如高频淬火,渗碳,渗氮等传统工艺相比,具有以下特点:1.无需使用外加材料,仅改变被处理材料表面的组织结构.处理后的改性层具有足够的厚度,可根据需要调整深浅一般可达0.1-0.8mm。
2.处理层和基体结合强度高.激光表面处理的改性层和基体材料之间是致密的冶金结合,而且处理层表面是致密的冶金组织,具有较高的硬度和耐磨性。
3.被处理件变形极小,由于激光功率密度高,与零件的作用时间很短(10-2-10秒),故零件的热变形区和整体变化都很小。
故适合于高精度零件处理,作为材料和零件的最后处理工序。
4.加工柔性好,适用面广。
利用灵活的导光系统可随意将激光导向处理部分,从而可方便地处理深孔、内孔、盲孔和凹槽等,可进行选择性的局部处理。
2.11激光强化处理技术激光表面强化技术基于激光束的高能量密度加热和工件快速自冷却两个过程,在金属材料激光表面强化中,当激光束能量密度处于低端时可用于金属材料的表面相变强化,当激光束能连密度处于高端时,工件表面光斑出相当与一个移动的坩埚,可完成一系列的冶金过程,包括表面重熔、表层增碳、表层合金化和表层熔覆。