【正文】 特種加工技術 激光加工 激光加工的基本原理 （ 1）激光 物質由原子等微觀粒子組成，而原子由一個帶正電荷的原子核和若干個帶負電荷的電子組成。 特種加工技術 激光加工 現(xiàn)狀及國內外發(fā)展趨勢 （ 1）目前激光加工技術研究開發(fā)的重點 可歸納為：①新一代工業(yè)激光器研究，目前處在技術上的更新時期，其標志是二極管泵浦全固態(tài)激光器的發(fā)展及應用；②精細激光加工，在激光加工應用統(tǒng)計中微細加工 1996年只占 6％， 1997年翻了一倍達12％， 1998年已增加到 19％；③加工系統(tǒng)智能化，系統(tǒng)集成不僅是加工本身，而是帶有實時檢測、反饋處理，隨著專家系統(tǒng)的建立，加工系統(tǒng)智能化已成為必然的發(fā)展趨勢。激光加工技術是利用激光束與物質相互作用的特性對材料（包括金屬與非金屬）進行及微加工等的加工技術。激光束的能量利用率為常規(guī)熱加工工藝的 10~1000倍。金剛石拉絲模用機械方法打孔需要 24h，用 YAG激器打孔，只需 2s,提高工效 43200倍。 3）加工效率高，經(jīng)濟效益好。即可在大氣中，也可在真空中進行加工。 加工方法 可加工材料 尺寸精度 /mm （平均 /最高） 表面粗糙度 Ra/μm （平均 /最高） 主要適用范圍 電火花加工 任何導電的金屬材料，如硬質合金、不銹鋼、淬火鋼、鈦合金 從數(shù)微米的孔、槽到數(shù)米的超大型模具、工件等，如圓孔、方孔、異形孔、微孔、彎孔、深孔及各種模具；還可以刻字、表面強化、涂覆加工 電火花線 切割加工 切割各種模具及零件，各種樣板等；也常用于鉬、鎢、半導體材料或貴重金屬的切割 電解加工 ，如儀表微型軸、蝸輪葉片、炮管膛線等 電解磨削 、珩磨 超聲波加工 任何脆性材料 、切割脆硬材料，如玻璃、石英、寶石、金剛石、半導體等 激光加工 任何材料 、窄縫及成形加工、蝕刻；還可焊接、熱處理 電子束加工 、切縫、蝕刻、焊接等，常用于中、大規(guī)模集成電路微電子器件 離子束加工 / / 對零件表面進行超精密加工、超微量加工、拋光、蝕刻、鍍覆等 特種加工技術 激光加工 激光加工的主要特點 激光也是一種光，其除了具有光的一般物性（如反射、折射、繞射及干涉等）外，還具有四大特點：高亮度、高方向性、高單色性和高相干性，這四大優(yōu)異特性是普通光源望塵莫及的。 特種加工技術 概述 特種加工的特點： 4）不存在加工中的機械應變或大面積的熱應變，可獲得較低的表面粗糙度，其熱應力、殘余應力、冷作硬化等均比較小，尺寸穩(wěn)定性好。這些加工方法包括：化學加工（ CHM）、電化學加工（ ECM）、電化學機械加工（ ECMM）、電火花加工（ EDM）、電接觸加工（ RHM）、超聲波加工（ USM）、激光加工（ LBM）、離子束加工（ IBM）、電子束加工（ EBM）、等離子體加工（ PAM）、電液加工（ EHM）、磨料流加工（ AFM）、磨料噴射加工（ AJM）、液體噴射加工（ HDM）及各類復合加工等。 特種加工技術 概述 特種加工的特點： 1）不用機械能，與加工對象的機械性能無關，有些加工方法，如激光加工、電火花加工、等離子弧加工、電化學加工等，是利用熱能、化學能、電化學能等，這些加工方法與工件的硬度強度等機械性能無關，故可加工各種硬、軟、脆、熱敏、耐腐蝕、高熔點、高強度、特殊性能的金屬和非金屬材料。 5）兩種或兩種以上的不同類型的能量可相互組合形成新的復合加工，其綜合加工效果明顯，且便于推廣使用。因此，就給激光加工帶來了如下一些其它方法所不具備的可貴特點： 特種加工技術 激光加工 激光加工的主要特點 （ 1）加工方法多、適應性強。 （ 2）加工精度，高質量好。在某些情況下，用激光切割可提高效率 8~10倍；用激光進行深溶焊接的生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)方式提高 30倍。與其它打孔方法相比，激光打孔的費用節(jié)省 25%~75%，間接加工費用節(jié)省50%~75%。激光切割可節(jié)省 15%~30%。激光加工技術是涉及到光、機、電、材料及檢測等多門學科的一門綜合技術，它的研究范圍一般可分為：激光加工系統(tǒng)。 特種加工技術 激光加工 現(xiàn)狀及國內外發(fā)展趨勢 激光技術在我國經(jīng)過 30多年的發(fā)展，取得了上千項科技成果，許多已用于生產(chǎn)實踐，激光加工設備產(chǎn)量平均每年以 20％的速度增長，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術改造、提高產(chǎn)品質量解決了許多問題，如激光毛化纖技術正在寶鋼、本鋼等大型鋼廠推廣，將改變我國汽車覆蓋件的鋼板完全依賴進口的狀態(tài)，激光標記機與激光焊接機的質量、功能、價格符合國內目前市場的需求，市場占有率達 90％以上。原子核所帶的正電荷與各電子所帶的負電荷之和在數(shù)量上是相等的。光和物質的相互作用可歸納為光和原子的相互作用，這些作用會引起原子所處能級狀態(tài)的變化。普通光源的發(fā)射都是自發(fā)發(fā)射。激光和普通光在本質上都是一種電磁波，但因其產(chǎn)生方法與普通光不同，因而與普通光相比，具有方向性強（幾乎是一束平行準直的光束）、單色性好（光的頻率單一）、亮度非常高（比太陽表面的亮度還高 1010倍）、能量高度集中、相干性好及閃光時間可以極短等特點。要使受激發(fā)射過程勝過吸收過程，實現(xiàn)光放大，就必須以外界激勵來破壞原來粒子數(shù)分布，使處于低能級的粒子吸收外界能量躍遷到高能級，實現(xiàn)粒子數(shù)的反轉，即使高能級上的原子數(shù)多于低能級上的原子數(shù)，這個過程稱為激勵。在這個過程中有一個中間激發(fā)態(tài)存在，即原子先躍遷到這一狀態(tài)，然后躍遷回基態(tài)。因為激勵能源的作用，工作物質已經(jīng)實現(xiàn)了粒子數(shù)反轉，所有受激發(fā)射過程使光波得到放大，放大的光波與起始的光波具有完全相同的性質。表 32是按工作物質分類的情況。這樣，工件材料就在高溫熔融和沖擊波作用下，蝕除了部分物質，從而打出一個具有一定錐度的小孔。同時，激光加工是一種熱加工，加工過程中有熱傳導損失，因此，增大激光束的功率也是增大焦點中心強度的主要措施。 特種加工技術 激光加工 激光加工的基本規(guī)律 激光束發(fā)散角越小，聚焦物鏡焦距越短時，在焦面上可以獲得更小的光斑及更高的功率密度。當能量分布以焦點為軸心越對稱 （如圖 a）時，加工出的孔效果越好；越不對稱，效果越差 (圖 b)。 特種加工技術 激光加工 激光加工的基本規(guī)律 激光加工時其能量不可能全部被吸收，有相當部分將被反射或透射而散失掉，其吸收效率與工件材料的吸收光譜及激光波長有關。利用激光的單色性還可以進行精密測量。激光打孔速度極快，效率極高。激光可以切割金屬、陶瓷、半導體、布、紙、橡膠、木材等，切縫窄、效率高、操作方便。不僅能焊接同種材料，而且可以焊接不同種類的材料，甚至可以焊接金屬與非金屬材料。國外已應用于自動線上對齒輪進行表面淬火。 特