【正文】 加工的應(yīng)用 在激光加工中利用激光能量高度集中的特點(diǎn)，可以打孔、切割、雕刻及表面處理。 特種加工技術(shù) 激光加工 激光加工的基本規(guī)律 焦點(diǎn)位置對(duì)孔剖面形狀的影響如下圖所示 特種加工技術(shù) 激光加工 激光加工的基本規(guī)律 光斑內(nèi)的能量分布狀態(tài)也是影響激光加工的重要因素。而激光的波長和焦距直接影響光斑面積大小，即影響焦點(diǎn)中心處最大光強(qiáng)。激光加工常用固體激光器。 11冷卻水人口 2工作物質(zhì) 9冷卻水出口 4部分反射鏡 5透鏡 6工件 7激光束 8聚光器 10氙燈 12玻璃套管 13電源（含電容組和觸發(fā)器） 14全反射鏡 11冷卻水人口 2工作物質(zhì) 9冷卻水出口 4部分反射鏡 5透鏡 6工件 7激光束 8聚光器 10氙燈 12玻璃套管 13電源（含電容組和觸發(fā)器） 14全反射鏡 特種加工技術(shù) 激光加工 激光加工的基本原理 激光器工作時(shí)，從電源的脈沖氙燈發(fā)出的光經(jīng)橢圓柱內(nèi)表面反射后聚到晶體棒上，工作物質(zhì)受到激勵(lì)能源的作用后，接收了外界能量，許多原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，但它們很快會(huì)回到基態(tài)。激光正是利用了受激發(fā)射的這一特性，實(shí)現(xiàn)了光放大的目的，也就是說，激光就是由于受激發(fā)射而放大的光。原子的最低能級(jí)稱為基態(tài)，能量比基態(tài)高的能級(jí)均稱為激發(fā)態(tài)。 特種加工技術(shù) 激光加工 現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì) （ 1）目前激光加工技術(shù)研究開發(fā)的重點(diǎn) 可歸納為：①新一代工業(yè)激光器研究，目前處在技術(shù)上的更新時(shí)期，其標(biāo)志是二極管泵浦全固態(tài)激光器的發(fā)展及應(yīng)用；②精細(xì)激光加工，在激光加工應(yīng)用統(tǒng)計(jì)中微細(xì)加工 1996年只占 6％， 1997年翻了一倍達(dá)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(shí)時(shí)檢測(cè)、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(shì)。激光束的能量利用率為常規(guī)熱加工工藝的 10~1000倍。 3）加工效率高，經(jīng)濟(jì)效益好。 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(dǎo)電的金屬材料，如硬質(zhì)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(qiáng)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(dǎo)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(dǎo)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(duì)零件表面進(jìn)行超精密加工、超微量加工、拋光、蝕刻、鍍覆等 特種加工技術(shù) 激光加工 激光加工的主要特點(diǎn) 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(diǎn)：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。這些加工方法包括：化學(xué)加工（ CHM）、電化學(xué)加工（ ECM）、電化學(xué)機(jī)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(fù)合加工等。 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(fù)合加工，其綜合加工效果明顯，且便于推廣使用。 （ 2）加工精度，高質(zhì)量好。與其它打孔方法相比，激光打孔的費(fèi)用節(jié)省 25%~75%，間接加工費(fèi)用節(jié)省50%~75%。激光加工技術(shù)是涉及到光、機(jī)、電、材料及檢測(cè)等多門學(xué)科的一門綜合技術(shù)，它的研究范圍一般可分為：激光加工系統(tǒng)。原子核所帶的正電荷與各電子所帶的負(fù)電荷之和在數(shù)量上是相等的。普通光源的發(fā)射都是自發(fā)發(fā)射。要使受激發(fā)射過程勝過吸收過程，實(shí)現(xiàn)光放大，就必須以外界激勵(lì)來破壞原來粒子數(shù)分布，使處于低能級(jí)的粒子吸收外界能量躍遷到高能級(jí)，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)，即使高能級(jí)上的原子數(shù)多于低能級(jí)上的原子數(shù)，這個(gè)過程稱為激勵(lì)。因?yàn)榧?lì)能源的作用，工作物質(zhì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，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(zhì)。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(zhì)，從而打出一個(gè)具有一定錐度的小孔。 特種加工技術(shù) 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(shí)，在焦面上可以獲得更小的光斑及更高的功率密度。 特種加工技術(shù) 激光加工 激光加工的基本規(guī)律 激光加工時(shí)其能量不可能全部被吸收，有相當(dāng)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(guān)。激光打孔速度極快，效率極高。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。 特種加工技術(shù) 激光加工 激光加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) （ 1）優(yōu)化激光工作參數(shù)。 2）提高電源的穩(wěn)定性和壽命，對(duì)于 CO2氣體激光要解決大功率激光器的放電穩(wěn)定性；對(duì)于 YAG固體激光器要研制大容量、長壽命的光泵激勵(lì)光源，如采用半導(dǎo)體光泵可使能量效率大幅度地增長。所以精密光刻技術(shù)是集成電路微型化制作工藝中的重要課題。為了 VLSI電路的制作，其光刻工藝比上述過程又有更多革新。 4）腐（刻）蝕。高速高能量密度的電子束沖擊到工件材料上時(shí)，在幾分之一微秒的瞬時(shí)，入射電子與原子相互作用（碰撞），在發(fā)生能量變換的同時(shí)，有一些向材料內(nèi)部深入，有些電子發(fā)生彈性碰撞被反射出去，成為反射電子。電子束能夠極細(xì)微聚焦（聚焦直徑一般可達(dá) ～ 100μm），加工面積可以很小，能夠加工細(xì)微深孔、窄縫、半導(dǎo)體集成電路等。 5）可以通過磁場(chǎng)和電場(chǎng)對(duì)電子束強(qiáng)度、位置、聚焦等進(jìn)行直接控制，位置精度可達(dá) ，而且便于計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。為了消除加工時(shí)的金屬蒸氣影響電子發(fā)射而使其產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，需要不斷地把加工中產(chǎn)生的金屬蒸氣抽去。如果將工件放置在靶材附近，靶材原子就會(huì)濺射到工件表面而被濺射沉積吸附，使工件表面鍍上一層靶材原子的薄膜。 特種加工技術(shù) 離子束加工 、分類和特點(diǎn) 3）離子鍍也稱離子濺射輔助沉積，是用