激光加工是利用光的能量經(jīng)過透鏡聚焦后在焦點上達到很高的能量密度,靠光熱效應來加工的。 激光加工不需要工具、加工速度快、表面變形小,可加工各種材料。用激光束對材料進行各種加工,如打孔、切割、劃片、焊接、熱處理等。 某些具有亞穩(wěn)態(tài)能級的物質(zhì),在外來光子的激發(fā)下會吸收光能,使處于高能級原子的數(shù)目大于低能級原子的數(shù)目--粒子數(shù)反轉(zhuǎn),若有一束光照射,光子的能量等于這兩個能相對應的差,這時就會產(chǎn)生受激輻射,輸出大量的光能。
激光加工的優(yōu)勢:
從全球激光產(chǎn)品的應用領(lǐng)域來看,材料加工行業(yè)仍是其主要的應用市場,占比為35.2%;通信行業(yè)排名第二,其所占比重為30.6%;另外,數(shù)據(jù)存儲行業(yè)占據(jù)第三位,其所占比重為12.6%。
與傳統(tǒng)加工技術(shù)相比,激光加工技術(shù)具有材料浪費少、在規(guī)?;a(chǎn)中成本效應明顯、對加工對象具有很強的適應性等優(yōu)勢特點。在歐洲,對高檔汽車車殼與底座、飛機機翼以及航天器機身等特種材料的焊接,基本采用的是激光技術(shù)。
激光加工屬于無接觸加工,并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調(diào),因此可以實現(xiàn)多種加工的目的。它可以對多種金屬、非金屬加工,特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點的材料。激光加工柔性大主要用于切割、表面處理、焊接、打標和打孔等。激光表面處理包括激光相變硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。
激光加工技術(shù)主要有以下獨特的優(yōu)點:
①使用激光加工,生產(chǎn)效率高,質(zhì)量可靠,經(jīng)濟效益。
②可以通過透明介質(zhì)對密閉容器內(nèi)的工件進行各種加工;在惡劣環(huán)境或其他人難以接近的地方,可用機器人進行激光加工。
③激光加工過程中無"刀具"磨損,無"切削力"作用于工件。
④可以對多種金屬、非金屬加工,特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點的材料。
⑤激光束易于導向、聚焦實現(xiàn)作各方向變換,極易與數(shù)控系統(tǒng)配合、對復雜工件進行加工,因此它是一種極為靈活的加工方法。
⑥無接觸加工,對工件無直接沖擊,因此無機械變形,并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調(diào),因此可以實現(xiàn)多種加工的目的。
⑦激光加工過程中,激光束能量密度高,加工速度快,并且是局部加工,對非激光照射部位沒有或影響極小,因此,其熱影響區(qū)小,工件熱變形小,后續(xù)加工量小。
⑧激光束的發(fā)散角可<1毫弧,光斑直徑可小到微米量級,作用時間可以短到納秒和皮秒,同時,大功率激光器的連續(xù)輸出功率又可達千瓦至10kW量級,因而激光既適于精密微細加工,又適于大型材料加工。激光束容易控制,易于與精密機械、精密測量技術(shù)和電子計算機相結(jié)合,實現(xiàn)加工的高度自動化和達到很高的加工精度。
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