激光及其材料加工技术的研究及应用
- 格式:doc
- 大小:37.50 KB
- 文档页数:5
激光加工技术在材料制造中的应用第一章:激光加工技术概述激光加工技术是一种以激光束为切割或溶解工具的高精度制造技术。
该技术的优点是无接触、高精度、快速加工和良好的可重复性。
这种技术已被广泛应用于加工各种不同类型和硬度的材料。
第二章:激光加工技术在材料制造中的应用2.1 金属材料制造激光是一种理想的金属材料切割和焊接工具。
激光的高能量密度可以轻松地穿透制造材料,使它们在必要时能够精确地切割和成型。
激光切割技术主要应用于制造汽车、建筑、电子和机械工程中的不同部件。
同时,激光焊接技术也广泛应用于制造金属构件,例如涡轮机组件、飞机零件和船舶构件,以及其它在工程结构中需要连接的金属部件。
2.2 塑料材料制造激光加工技术可以应用在塑料零件的切割和成型中。
激光可以切割出不同形状和尺寸的塑料件,以及微型的电子设备组件。
在科学实验和医学研究领域,激光雕刻器也被广泛应用于制作小型实验标本和医学器械。
2.3 光学材料制造激光加工技术可以应用于光学材料的制造过程中,如制造平面和球面镜子、棱镜、滤光器等光学元件。
激光加工技术的高度准确性,使得它可以生产精确的光学元器件,以满足高精度制造的需求。
2.4 电子材料制造激光加工技术也可以广泛应用于电子材料制造过程中。
激光切割技术可以制作不同形状和尺寸的电子元件,例如太阳能电池、LED器件、半导体芯片等。
同时,激光加工技术也可以应用于电子器件的组装和连接中。
第三章:激光加工技术的发展趋势激光加工技术的发展一直在进行中,主要趋势可以概括为以下几点:3.1 更大功率,更高速度随着激光技术的不断发展,越来越强大的激光器被开发出来。
这些高功率激光器可以进行更快速度的切割和熔化过程,从而提高了制造的效率。
3.2 更高的精度激光加工技术的精度仍然是发展的一大瓶颈。
因此,激光系统需要更高的精度,以满足新兴制造领域的需求,例如在微电子领域中使用更小的器件和更高密度的集成电路。
3.3 更多样化的应用激光加工技术不仅可以应用于材料制造,在医学、美容等领域中也得到了广泛应用。
激光加工技术的研究进展与应用前景激光加工技术是一种高新技术,具有高精度、高速度、高效率等优点,在制造、材料加工、医疗等领域有着广泛的应用前景。
本文将从激光加工技术的研究进展及其应用前景方面进行探讨。
一、激光加工技术的研究进展自从激光加工技术出现以来,其快速发展已有50多年的历史。
激光加工技术的研究重点包括激光加工光学系统、激光加工控制系统、激光加工数控技术等内容。
激光加工光学系统包括激光器、光纤、反射镜、平台等组件。
随着激光技术的不断发展,激光器的功率越来越高,光纤的传输损失也越来越小,反射镜和平台的准确度也得到了极大地提高,从而使得激光加工的高精度和高效率得到保证。
激光加工控制系统是激光加工技术中的关键环节,它涉及到激光加工过程中的位置控制、速度控制、功率控制等方面。
在这个领域,计算机的应用以及软硬件的提高,为激光加工技术的精度和效率提供了坚实的支撑。
激光加工数控技术是指数字化控制技术在激光加工领域的应用。
数控技术使得激光加工技术变得更加智能化,为精密加工提供了良好的手段。
目前,数控技术已广泛应用于激光加工领域,成为激光加工的主要手段之一。
二、激光加工技术的应用前景1. 制造领域在制造领域,激光加工技术可以用于各种各样的精密加工,如微细孔加工、激光切割、激光打标、激光焊接等处理过程。
激光加工技术可以实现高精度、高效率的加工,使得制造业实现了从传统的手工制造向智能化、数字化等方向的转型,从而在产品品质、生产效率等方面实现了质的飞跃。
2. 材料加工领域在材料加工领域,激光加工技术可以进行复杂的材料加工,如激光精密切割、激光打孔等。
激光加工技术对材料的切割、打孔等操作可以达到无损伤效果,避免了机械切割方式中可能产生的热变形、剪切毛刺等问题,同时也可以使材料加工速度快速的提高,从而为材料加工领域的进一步发展提供了重要的技术支撑。
3. 医疗领域在医疗领域,激光加工技术也得到了广泛的应用。
如激光治疗、激光切割等。
飞秒激光技术在材料加工中的应用飞秒激光技术是目前材料加工领域中最为炙手可热的一项技术。
飞秒激光具有高能量、高速度和高精度等特点,可以实现对材料的微观加工和细节修整,因此在医学、工业、科学研究等领域中有着广泛的应用。
在本文中,我们将会探讨飞秒激光技术在材料加工中的应用及其优点。
一、飞秒激光技术介绍飞秒激光技术是一种利用飞秒脉冲的高能量激光进行加工的新兴技术。
相比于传统激光,飞秒激光的脉冲时间极短,通常为几百飞秒,即1秒钟内脉冲数达到10的15次,这使得飞秒激光可以实现对材料的微观加工和细节修整。
由于飞秒激光具有极高的能量和速度,能够产生极高的温度和压力,使得材料发生蒸发、熔化等现象,进而实现对材料的切割、二次加工等操作。
同时,由于脉冲时间非常短,飞秒激光加工可以有效避免材料的过度加工和热扰动,从而提高了加工的质量和效率。
二、飞秒激光技术在材料加工中的应用1.微处理飞秒激光在微处理领域中有着广泛的应用。
例如,可以利用飞秒激光切割和打孔微型管道和细长管道,这对于微流体方面的研究和应用有着重要的意义。
同时,飞秒激光还可以实现对一些复杂的微器件和微结构的制造,例如微型精密光学器件、微机械器件等。
2. 二次加工由于飞秒激光加工可以实现对材料的微观处理,因此在二次加工方面有着特殊的优势。
例如,飞秒激光可以用于对材料表面的图案化处理、雕刻以及微观结构的制造等,这对于材料的表面功能化和优化等方面应用具有广泛的应用价值。
3. 切割加工飞秒激光在切割加工方面也有着广泛的应用。
传统激光加工往往因为焦点位置的不稳定和束斑大小的变化等问题而导致加工的质量不稳定,而飞秒激光可以有效解决这一问题,实现对材料的高精度切割加工。
三、飞秒激光技术的优点1.高精度飞秒激光可以实现对材料的微观加工和细节修整,具有极高的加工精度。
由于脉冲时间非常短,也可以避免因为加工时间过长而导致的材料变形等问题,进一步提高了加工的精度和质量。
2.高速度在一些大批量制造的加工场合中,飞秒激光技术具有明显的优势。
激光加工技术的应用及未来发展趋势激光加工技术是目前应用最广泛的高精度、高效率加工技术之一,在诸多领域发挥着重要的作用。
本文将从激光加工技术的应用、现状及未来发展趋势等方面展开分析讨论。
一、激光加工技术的应用激光加工技术的应用范围非常广泛,主要涵盖以下几个方面:1. 材料切割。
激光切割技术被广泛应用于金属、非金属材料的加工中,如通过对金属板材进行激光切割,可以高效地完成各种金属零件的制作。
2. 焊接。
激光焊接技术被广泛应用于汽车、机械、电子、航空等诸多领域,可以完成各种材料的高精度焊接,提高了产品的质量和生产效率。
3. 雕刻。
激光雕刻技术是目前应用最广泛的激光加工技术之一,被广泛应用于玉石、皮革、木材、彩金等材料的加工。
4. 理疗医疗。
激光技术在医疗领域应用的最为广泛的领域是激光治疗、激光手术、激光检测等。
二、激光加工技术的现状当前,激光加工技术已经成为了高精度、高效率的加工方法之一。
随着工业加工需求的不断增长,激光加工技术的应用范围也在不断扩大,其应用领域和发展方向也更加多样化。
目前,激光加工技术在中国的应用也非常广泛,尤其在汽车、航空、机械、电子、建筑等领域,激光加工技术的应用已经成为一种趋势。
虽然激光加工技术已经有了广泛的应用,但目前激光加工技术面临的问题也不容忽视。
例如,激光加工过程中的废气处理和粉尘处理问题、激光加工机器的成本昂贵等问题。
三、激光加工技术的未来发展趋势随着科技的不断进步,激光加工技术的应用前景也越来越广阔。
未来,激光加工技术的应用领域还将不断拓展,同时优化激光加工设备也将成为厂家竞争的重点。
未来激光加工技术的发展趋势主要体现在以下几个方面:1. 优化设备、成本更低。
未来的激光加工机将更加高效、便捷,操作起来更加人性化。
同时,通过技术革新和成本的降低,未来激光加工设备的成本会不断被压缩,这对于提高激光加工技术的普及和应用来说非常重要。
2. 更加精细化和智能化。
未来激光加工技术将更加智能化,加工精度将得到更大的提高。
激光技术在金属材料加工工艺中的应用1. 引言1.1 激光技术在金属材料加工工艺中的重要性激光技术是一种高精度、高效率的加工方法,在金属材料加工领域发挥着重要作用。
激光加工具有非接触性、高能量密度、高速度和高精度等优点,可以实现对金属材料的精密加工和微细加工。
在金属材料加工中,激光技术可以实现各种加工工艺,如切割、焊接、打印、表面处理和热处理等,为金属制造业提供了多种解决方案。
激光技术在金属材料加工工艺中的重要性体现在以下几个方面:激光加工具有高能量密度和可控性,可以实现对金属材料的高精度加工,提高加工质量和加工效率;激光加工具有非接触性,可以减少材料损失和减少工具磨损,有利于提高金属材料利用率和延长设备寿命;激光加工具有高速度和高效率,可以节约成本和减少能源消耗,提高金属加工的经济效益和环保效益。
激光技术在金属材料加工工艺中的重要性不言而喻,已经成为当今金属加工行业不可或缺的重要技术之一。
随着激光技术的不断发展和创新,相信其在金属材料加工中的应用前景将更加广阔。
1.2 激光技术的发展历史激光技术的发展历史可以追溯到上世纪50年代。
1958年,美国的肯尼斯·荣特根发明了世界上第一台激光器,标志着激光技术的诞生。
随后,激光技术经过不断的发展和完善,逐渐应用于各个领域,包括金属材料加工工艺。
在激光技术发展的过程中,人们逐渐发现了激光在金属材料加工中的巨大潜力。
激光技术能够实现高精度、高效率的金属材料加工,不仅可以减少加工时间和成本,还可以提高产品的质量和精密度。
激光技术在金属材料加工工艺中扮演着非常重要的角色。
随着科技的不断进步和激光技术的不断完善,激光在金属材料加工中的应用范围也在不断扩大。
从最初的激光切割技术到目前的激光焊接、激光打印、激光表面处理以及激光热处理技术,激光技术已经成为金属材料加工中不可或缺的重要工具。
激光技术的发展历史为金属材料加工工艺的进步提供了重要的技术支持,同时也为未来激光技术在金属加工领域的应用打下了坚实的基础。
激光加工原理的特点和应用概述激光加工是一种基于激光光束的材料加工技术,具有高精度、高速度、非接触性等特点,因此在许多领域都有广泛的应用。
本文将探讨激光加工的原理、特点以及应用领域。
原理激光加工是利用激光光束照射材料,通过光与物质相互作用来完成材料的加工。
其原理主要包括以下几个方面:光的特性激光是一种具有高度聚焦性、单色性、相干性和高亮度的电磁波。
这些特性使得激光能够将大量的光能集中在极小的面积上,从而实现高精度的加工。
光与物质的相互作用激光与物质相互作用的方式包括吸收、散射和透射。
当激光光束照射到材料表面时,光能会被材料吸收或散射,从而引起相应的热效应或化学反应。
通过控制激光的功率、频率和持续时间,可以实现不同的加工效果。
光与材料的选择激光加工可以应用于不同类型的材料,包括金属、非金属、有机和无机材料等。
不同的材料对激光的吸收和反射程度不同,因此在选择激光加工参数时,需要考虑材料的物理和化学特性。
特点激光加工具有以下几个显著的特点:1.高精度:激光加工的光束可实现高度聚焦,因此可以实现精确的切割、打孔和雕刻等加工操作。
2.高速度:激光加工的光束可以快速地进行加工,因此具有较高的加工效率。
3.非接触性:激光加工是通过光与材料的相互作用来实现加工,不需要直接接触材料表面,从而可以避免刀具对材料的损坏和磨损。
4.热影响区小:激光加工的热影响区相比传统加工方法较小,可以减少材料的变形和热损伤。
应用激光加工在许多领域都有广泛的应用,包括以下几个方面:制造业激光加工在制造业中广泛应用于金属加工、塑料加工和玻璃加工等领域。
例如,激光切割可以实现金属板材的高速切割,激光焊接可以实现金属零件的无缝连接。
电子产业激光加工在电子产业中有着重要的应用,例如,激光打标可以实现对电子元器件进行标记和序列号的刻印,激光切割可以实现电路板的精确切割和修整。
医疗领域激光加工在医疗领域中被广泛应用于手术、治疗和诊断等方面。
例如,激光可以用于进行眼科手术,激光切割可以用于进行组织切割。
激光应用在材料加工中的研究一、引言激光作为一种集光、电、机等多学科于一体的综合应用技术,在材料加工领域发挥着重要的作用。
本文将就激光应用在材料加工中的研究进行探讨,分别从激光切割、激光焊接和激光钻孔三个方面进行讨论,以期对相关领域的科研和实践工作提供参考。
二、激光切割技术及其应用激光切割是激光加工技术中的重要分支之一,其将高能密度的激光束直接作用于材料表面,通过瞬间的能量转化,使材料迅速升温并融化、汽化,从而实现切割目的。
激光切割技术在材料加工领域具有广泛的应用。
首先,激光切割技术对于薄板材料的切割具有独特优势。
激光束的高能量密度和小热影响区使其能够实现精细、高速的切割,广泛应用于金属薄板的制作。
其次,激光切割技术对于非金属材料的切割也有成熟的应用。
如对于石材、玻璃等材料,激光切割技术能够实现精细的切割,并避免了传统机械切割中易产生的缺陷和损伤。
三、激光焊接技术及其应用激光焊接是利用激光束的高能量密度和小热影响区,将材料加热至熔点以上并进行熔化的一种焊接方法。
激光焊接技术具有焊缝狭窄、熔深度大、焊缝成形好等特点,在材料加工领域得到广泛应用。
激光焊接技术在汽车制造、航空航天、电子设备等领域具有重要的应用。
在汽车制造中,激光焊接技术可以实现车身零部件的高效焊接,提高产品质量和生产效率。
在航空航天领域,激光焊接技术可以应对复杂结构的焊接需求,提高焊接质量和可靠性。
在电子设备制造中,激光焊接技术可以实现微观焊接,满足电子器件的小型化和高密度集成要求。
四、激光钻孔技术及其应用激光钻孔技术是利用激光束的高能量密度和小热影响区,在材料表面产生融化、汽化等热效应,从而实现对材料的钻孔。
激光钻孔技术在制造业中得到了广泛应用,尤其在微细孔加工中具有独特优势。
激光钻孔技术可以实现无接触、高精度的孔加工,广泛应用于微电子器件的制作、精密模具加工等领域。
此外,激光钻孔技术还可以应对复杂材料的孔加工需求,如钨、钛合金等高强度材料。
激光加工技术的发展及应用研究激光加工技术相信大家已经不会陌生了。
它是一种以激光束为工具进行加工的技术,由于具有高精度、高效率、无损伤、无污染、无接触等优点,激光加工技术在领域中被广泛应用,它有望成为未来工业制造的主流技术之一。
一、激光加工技术的历史与发展激光加工技术的历史可以追溯到20世纪60年代。
1965年,美国一位科学家发明了被称作激光的新型光源,由于其单色性、相干性和高亮度,很快就引起了工业界的关注。
1982年,德国的魏德梅尔(Karl-Otto Mende)博士首次将激光应用于金属加工中。
当时的激光能量仅为几十瓦,但其加工效率已经超过传统的加工方法。
随着激光技术的发展,其在工业制造中的应用也越来越广泛。
特别是现在的高功率激光技术,使得激光加工效率得到了大幅提升。
目前,激光加工技术已经被广泛应用于金属、非金属和复合材料的加工中,成为了现代制造业的一项重要技术。
二、激光加工技术的分类根据激光加工的模式和处理特点,激光加工可以分为以下几类:1. 激光切割技术:主要应用于金属材料的切割,具有高效、高精度、无接触且无热影响等优点,可以在制造过程中减少材料的浪费。
2. 激光钻孔技术:主要应用于金属材料的开孔、钻孔和放电加工,具有高精度、高效率、非接触性等优点,可以实现对规则和不规则形状的孔洞加工。
3. 激光焊接技术:主要应用于金属材料的焊接,具有高强度、高可靠性、无杂质、无变形等优点,可以实现对不同材料与不同厚度的焊接。
4. 激光刻蚀技术:主要应用于半导体微机电系统、热敏电路、4G手机行业等领域,具有高精度、无刻蚀液、无腐蚀残留等优点,可以实现对非接触性的刻蚀加工。
三、激光加工技术的应用1. 机械制造业激光加工技术在机械制造业中的应用领域很广,如金属零部件、工业机器人、汽车和航空零部件等制造中。
从机械加工的角度,激光加工的加工速度比传统加工快,精度高,能够研究制造一些新颖、微小、薄肉、复杂、高精度的工件,具有无可比拟的优势。
激光在工业加工领域中的应用激光作为一种重要的光学技术,在工业加工领域中得到了广泛的应用。
激光具有高能量、高光束质量、高单色性等优点,可以对各种材料进行切割、焊接、打孔等各种精密加工工艺,因此被誉为工业制造的“利剑”。
一、激光技术在工业加工中的应用1. 激光切割技术激光切割技术是利用激光在被切割材料表面产生高温和压力,使材料熔化、汽化并产生裂纹,从而实现对材料的分离。
这种加工方法适用于多种材料,如金属、非金属、塑料、木材等。
激光切割工艺具有精度高、速度快、效率高、加工深度可控等优点,被广泛应用于汽车制造、航空航天、机床制造等工业领域。
2. 激光焊接技术激光焊接技术是利用激光对被焊接材料进行高能量聚焦,将材料表面熔化并产生反应,从而实现材料的粘结。
激光焊接技术适用于各种金属、合金、非金属等材料的焊接。
激光焊接工艺具有高效率、低热影响区、焊接质量高等优点,被广泛应用于汽车制造、机器人制造、电子器件制造等领域。
3. 激光打孔技术激光打孔技术是利用激光在材料表面产生高热和气体压力,使材料表面产生熔融和汽化,从而实现对材料进行小孔的加工。
激光打孔工艺具有精度高、加工速度快、钻孔质量好等优点,被广泛应用于汽车零部件制造、航空航天制造、电子设备制造等工业领域。
4. 激光雕刻技术激光雕刻技术是利用激光在特定材料表面进行局部加热,使其表面产生不同的化学和物理变化,从而形成图案、字母和图像等效果。
激光雕刻工艺具有精度高、加工速度快、制作效果好等优点,被广泛应用于工艺品、礼品、家居装饰等领域。
二、激光技术在未来的应用前景随着先进制造技术的不断发展,激光技术在工业加工领域中的应用前景越来越广阔。
未来,激光技术将成为更多行业的突破口,其应用领域也将更加广泛。
以下是激光技术在未来的应用前景:1. 3D打印技术近年来,3D打印技术在制造业中得到了广泛应用,而激光技术作为其核心技术之一,必将继续发挥重要作用。
基于激光精确加工能力的3D打印机,可以根据客户需求快速生产出所需物品,满足复杂零部件的加工需求。
激光技术在材料加工中的应用研究随着科学技术的发展,激光技术作为一种非常先进的科技手段,已经被广泛应用于很多领域,其中之一就是材料加工。
激光加工技术可以在宏观上有效地改善加工质量,同时在微观上也能够对材料的性能进行调整,从而实现精确的加工和定制,成为材料加工技术的一大热点之一。
1. 激光切割激光切割是激光加工技术最常见的应用之一。
传统切割技术由于加工难度较高,容易出现变形等缺陷,在样品加工效率,工艺与成本等方面都受到了一定程度的限制。
与传统切割技术相比,激光切割具有出色的加工精度、加工速度和产品质量。
通过激光切割技术可以在不破坏原材料物的情况下,对任意尺寸和形状的材料进行精确切割。
同时激光切割也能够大幅提高加工质量,实现一次性加工成型的目标。
2. 激光打标除了切割,激光加工技术还可以应用于激光打标。
激光打标是采用激光高温烧蚀材料表面得到指定形状或图案的刻纹方式。
与传统的刻划外观方式相比,激光打标技术具有铭刻速度快、质量优、传输方便等优点。
通过激光打标技术可以轻松地刻表盘、标志、图像、二维码以及LOGO等。
3. 激光焊接激光焊接是指采用激光束作为热源,通过向材料表面直接注入能量,使材料在瞬间受热并熔化,然后通过材料表面张力等相互作用力均匀的接合。
与传统的焊接方式比较,激光焊接技术在最终的焊接质量、焊缝的外观、表面光洁度、限制线宽度方面都具有很大的改善。
同时,其还具有简单强大的操作特性,能够在更短的时间内得到更高的生产效率,并优化产品的质量。
4. 激光钻孔激光加工技术还可以应用于激光钻孔。
传统的钻孔方式通常会出现较大的误差和摩擦,同时在通孔时较易出现断切或中心,这些缺陷都会影响工作的效率和产品的质量。
通过激光钻孔不仅可以减少误差,还能够钻出更小的孔,提高效率和工艺水平。
同时,激光加工技术也逐渐展现出在材料加工技术中所具备的重要性,成为改进现有工艺、开展新型产品加工、培养材料加工人才的新途径,吸引着越来越多的材料加工企业的目光。
激光及其材料加工技术的研究及应用学院: 设计艺术学院班级:工业设计2班姓名: 高相新学号: 09820223激光及其材料加工技术的研究及应用摘要: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。
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。
关键词:激光加工加工原理激光制造体系技术发展一、激光加工技术概述激光是本世纪的重大发明之一,具有巨大的技术潜力。
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门加工技术。
激光加工技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术,它的研究范围一般可分为:1.激光加工系统。
包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。
2.激光加工工艺。
包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。
1、激光加工的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。
2、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使用激光加工,生产效率高,质量可靠,经济效益好。
二、激光加工技术分类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、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。
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。
激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中,可大大减少加工时间,降低加工成本,提高工件质量。
激光焊接技术具有溶池净化效应,能纯净焊缝金属,适用于相同和不同金属材料间的焊接。
激光焊接能量密度高,对高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。
激光焊接,用比切割金属时功率较小的激光束,使材料熔化而不使其气化,在冷却后成为一块连续的固体结构。
激光打孔技术具有精度高、通用性强、效率高、成本低和综合技术经济效益显著等优点,已成为现代制造领域的关键技术之一。
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到微米量级,这对产品的防伪有特殊的意义。
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。
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,加工速度快,成品率可达99.5%以上。
激光清洗技术的采用可大大减少加工器件的微粒污染,提高精密器件的成品率。
激光热、表处理技术包括:激光相变硬化技术、激光包覆技术、激光表面合金化技术、激光退火技术、激光冲击硬化技术、激光强化电镀技术、激光上釉技术,这些技术对改变材料的机械性能、耐热性和耐腐蚀性等有重要作用。
激光包覆技术是在工业中获得广泛应用的激光表面改性技术之一, 具有很好的经济性,可大大提高产品的抗腐蚀性。
三.激光加工技术较传统加工技术的优越性1、特种材料特殊要求的加工激光焊接与大多数传统的焊接方法相比具有突出的优点。
激光能量的高度集中和加热、冷却过程的极其迅速,可破坏一些难熔金属表面的应力阈值,或使高导热系数和高熔点金属快速熔化,完成某些特种金属或合金材料的焊接,而且在激光焊接过程中无机械接触,容易保证焊接部位不因热压缩而变形,还排除了无关物质落入焊接部位的可能;如果采用大焦深的激光系统,还可实现特殊场合下的焊接。
目前,在汽车、国防、航空航天等一些特殊行业,已普遍采用激光焊接技术。
一些国家,对高档汽车车壳与底座、飞机机翼、航天器机身等一些特种材料的焊接,激光的应用已基本取代了传统的焊接工具和方法。
2、特殊精度的加工制造这里指的高精度除通常意义下的精确定位外,主要还体现在材料内部热传导效应量级上的控制。
激光的显著特点之一,就是可采取连续和脉冲方式输出。
通过脉冲式激光辐射可达到接近“冷”加工的光化学动力过程。
一方面选择脉冲的时间宽度,使得材料内的热传导过程和热化学反应来不及发生;另一方面通过控制激光的功率密度和脉冲计数,按要求达到确定的去除深度,从而实现高精度的“线”切割和“点”钻孔加工。
3、微细加工制造激光微细加工技术最成功的应用是在20世纪后半叶发展起来的微电子学领域。
激光微细加工作为微电子集成工艺中的单元微加工技术之一,现已形成固定模式并投入规模化生产中。
除此之外,能突显其优势的领域还有精密光学仪器的制造、高密度信息的写入存储、生物细胞组织的医疗等。
4、高效的自动流程加工制造由于激光输出的可控制性,使激光制造过程能够通过软件实行自动化流程的智能控制。
根据生产性质的需要,既可实行加工台的定位控制亦可通过激光的光纤传输实行加工头的机器手定位控制,从而实现高效的自动化、智能化激光制造。
四、激光加工技术应用激光加工应用领域中,CO2激光器切割和焊接应用最广,分别占到70%和20%,表面处理则不到10%。
而YAG激光器的应用是以焊接、标记(50%)和切割(15%)为主。
在美国和欧洲CO2激光器占到了70~80%。
我国激光加工中以切割为主的占10%,其中98%以上的CO2激光器,功率在1.5kW~2kW范围内,而以热处理为主的约占15%,大多数是进行激光处理汽车发动机的汽缸套。
这项技术的经济性和社会效益都很高,故有很大的市场前景。
在汽车工业中,激光加工技术充分发挥了其先进、快速、灵活地加工特点。
如在汽车样机和小批量生产中大量使用三维激光切割机,不仅节省了样板及工装设备,还大大缩短了生产准备周期;激光束在高硬度材料和复杂而弯曲的表面打小孔,速度快而不产生破损;激光焊接在汽车工业中已成为标准工艺,日本Toyota已将激光用于车身面板的焊接,将不同厚度和不同表面涂敷的金属板焊接在一起,然后再进行冲压。
虽然激光热处理在国外不如焊接和切割普遍,但在汽车工业中仍应用广泛,如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理。
在工业发达国家,激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结合,派生出激光快速成形技术。
该项技术不仅可以快速制造模型,而且还可以直接由金属粉末熔融,制造出金属模具。
到了80年代,YAG激光器在焊接、切割、打孔和标记等方面发挥了越来越大作用。
通常认为YAG激光器切割可以得到好的切割质量和高的切割精度,但在切割速度上受到限制。
随着YAG激光器输出功率和光束质量的提高而被突破。
YAG 激光器已开始挤进kw级CO2激光器切割市场。
YAG激光器特别适合焊接不允许热变形和焊接污染的微型器件,如锂电池、心脏起搏器、密封继电器等。
YAG激光器打孔已发展成为最大的激光加工应用。
目前,国外激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。
激光打孔的迅速发展,主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。
打孔峰值功率高达30~50kw,打孔用的脉冲宽度越来越窄,重复频率越来越高,激光器输出参数的提高,很大程度上改善了打孔质量,提高了打孔速度,也扩大了打孔的应用范围。
国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及手表宝石轴承的生产中。
五、激光加工技术的发展趋势1.数控化和综合化把激光器与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的工件定位相结合,形成研制和生产加工中心,已成为激光加工发展的一个重要趋势。
2.小型化和组合化国外已把激光切割和模具冲压两种加工方法组合在一台机床上,制成激光冲床,它兼有激光切割的多功能性和冲压加工的高速高效的特点,可完成切割复杂外形、打孔、打标、划线等加工。
3.高频度和高可靠性目前, YAG激光器的重复频度已达2000次/秒,二极管阵列泵浦的Nd:YAG 激光器的平均维修时间已从原来的几百小时提高到1~2万小时。
4.采用激元激光器进行金属加工, 这是激光加工的一个新课题。
激元激光器能发射出波长157~350纳米的紫外激光, 大多数金属对这种激光的反射率很低, 吸收率相应很高, 因此, 这种激光器在金属加工领域有很大的应用价值。
六、结束语激光加工技术的发展,使传统加工技术发生了新的飞跃.展望未来,激光加工技术将得到越来越广泛的应用,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.我国在现代光制造发展方面,机遇与挑战并存,我们要抓住机遇,迎接新世纪光制造时代的到来。
参考文献:1)孟永刚,激光加工技术。
北京:国防工业出版社,2008.012)宋威廉,激光加工技术的发展。
北京:机械工业出版社,2008.33) 张永康. 激光加工技术[M].北京:化学工业出书社,2001.34) 金岡优. 激光加工[M].北京:机器工业出书社,2004.25) 曾智江朱三根.微细技工技术的研究[M].北京:高等教育出版社,2007.126) 左敦稳黎向峰赵剑峰. 今世加工技术 [M].北京:北京航空航天大学出书社,2002.7。