激光加工是繼機械加工、力加工、火焰加工和電加工之后一種嶄新的加工技術。激光作為極具特色的光源,也稱作“光刀”,它可以解決不同材料的加工、成型、制備等各種制造問題。作為神奇的“光刀”,它有許多特點:其空間特性的能量分布,根據需要可“尖”可“鈍”,具時間特性,可連續(xù)或調制輸出,根據被加工材料的吸收系數(shù),其波長覆蓋紅外到紫外。各種光的參數(shù)搭配,被加工材料范圍可從金屬、復合材料、半導體材料、陶瓷、玻璃、皮革、布料到人造纖維等,以及其他新材料。
目前,激光加工用激光多于紅外波段。根據材料吸收激光能量而產生的溫度升高,可以把激光與材料相互作用過程分為如下幾個階段:
1、無熱或基本光學階段。
從微觀上來說,激光是搞簡并度的光子,當它的功率密度很低時,絕大部分的入射光子被材料中電子彈性散射,這段主要物理過程為反射,透射和吸收。
2、相變點以下加熱。
當入射激光強度提高時,入射光子與金屬中電子產生非彈性散射,電子通過“逆韌致輻射效應”,從光子獲取能量。處于受激態(tài)的電子與聲子相互作用,把能量傳給聲子,激發(fā)強烈的晶格震動,從而使材料較熱。當溫度低于相變點時,材料不發(fā)生結果變化。
3、在相變點以上但熔點加熱。
這個階段為材料固態(tài)相變,存在傳熱和質量傳遞物理過程。
4、在熔點以上,但低于汽化點加熱。
激光使材料熔化,形成熔池。熔池外主要是傳熱,熔池內存在3種物理過程:傳熱、對流和傳質。
5、汽化點以上加熱出現(xiàn)等離子現(xiàn)象。
激光使材料汽化,形成等離子體,這在激光深熔焊接中是經常見到的現(xiàn)象。
總結:
國內目前所擁有的激光技術完全可以具有強大的能力將生產帶向激光化,實現(xiàn)日常生活用品的激光加工,為激光技術的優(yōu)勢提供更廣的平臺,使得產品和技術共同發(fā)展和應用,強有力的發(fā)展激光加工市場的明天。
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