特種加工論文激光加工技術(shù)發(fā)展趨勢(編輯修改稿)
2025-07-12 23:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 項先進技術(shù) ,多功能集成度高、實用性強、自動化程度高、操作簡單、結(jié)果直觀，而且加工過程中可實現(xiàn)動態(tài)同步跟蹤顯示，具有程序錯誤自動診斷、 限位保護等功能。 目前，激光束加工技術(shù)被廣泛應用于工業(yè)制造業(yè)、太陽能電池制造等領域中。由于激光束加工技術(shù)良好的應用前景，目前國內(nèi)外都對該項技術(shù)展開了大量的研究工作。 20世紀 80年代 ,日本的激光器制造商在世界市場上曾作出過重大貢獻。然而到了 90 年代 ,德國、美國等一些技術(shù)先進的國家增大了對該領域的投入，不斷開發(fā)出新的產(chǎn)品，逐漸拉開了與日本的距離。到了 90 年代末，日本掀起了第二波研發(fā)熱潮，開發(fā)出了半導體激光泵浦的大功率固體激光器及新型高性能裝置 ,將激光技術(shù)的發(fā)展推向新的高潮。 激光加工是指利用激光束投射到材料表面產(chǎn)生的熱效應來完成加工過程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標、激光鉆孔和微加工等。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。激光能適應任何材料的加工制造，尤其在一些有特殊精度和要求、特別場合和特種材料的加工制造方面起著無可替代的作用。 激光加工是將激光束照射到工件的表面，以激光的高能量來切除、熔化材料以及改變物體表面性能。由于激光加工是無接觸式加工，工具不會與工件的表面直接磨察產(chǎn)生阻力，所以激光加工的速度極快、加工對象受熱影響的范圍較小而且 不會產(chǎn)生噪音。由于激光束的能量和光束的移動速度均可調(diào)節(jié)，因此激光加工可應用到不同層面和范圍上。 普通光源是向四面八方發(fā)光。要讓發(fā)射的光朝一個方向傳播，需要給光源裝上一定的聚光裝置，如汽車的車前燈和探照燈都是安裝有聚光作用的反光鏡，使輻射光匯集起來向一個方向射出。激光器發(fā)射的激光，天生就是朝一個方向射出，光束的發(fā)散度極小，大約只有 弧度，接近平行。 1962 年，人類第一次使用激光照射月球，地球離月球的距離約 38 萬公里，但激光在月球表面的光斑不到兩公里。若以聚光效果很好，看似平行的 探照燈光柱射向月球，按照其光斑直徑將覆蓋整個月球。 亮度極高 在激光發(fā)明前，人工光源中高壓脈沖氙燈的亮度最高，與太陽的亮度不相上下，而紅寶石激光器的激光亮度，能超過氙燈的幾百億倍。因為激光的亮度極高，所以能夠照亮遠距離的物體。紅寶石激光器發(fā)射的光束在月球上產(chǎn)生的照度約為 勒克斯（光照度的單位），顏色鮮紅，激光光斑明顯可見。若用功率最強的探照燈照射月球，產(chǎn)生的照度只有約一萬億分之一勒克斯，人眼根本無法察覺。激光亮度極高的主要原因是定向發(fā)光。大量光子集中在一個極小的空間范圍內(nèi)射出，能量密度自然極 高。 顏色極純 光的顏色由光的波長（或頻率）決定。一定的波長對應一定的顏色。太陽光的波長分布范圍約在 微米至 微米之間，對應的顏色從紅色到紫色共 7種顏色，所以太陽光談不上單色性。發(fā)射單種顏色光的光源稱為單色光源，它發(fā)射的光波波長單一。比如氪燈、氦燈、氖燈、氫燈等都是單色光源，只發(fā)射某一種顏色的光。單色光源的光波波長雖然單一，但仍有一定的分布范圍。如氪燈只發(fā)射紅光，單色性很好，被譽為單色性之冠，波長分布的范圍仍有 納米，因此氪燈發(fā)出的紅光，若仔細辨認仍包含有幾十種紅色。由此 可見，光輻射的波長分布區(qū)間越窄，單色性越好。 可加工各種金屬非金屬材料，特別適用于加工高硬度、 高脆性 、 耐熱合金，以及陶瓷、寶石、石英、玻璃等硬而脆的 非 金屬材料。 由于 是非接觸加工 ，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。 加工中無加工阻力，工件無機械變形，且熱變形極小，可實現(xiàn)高速度、高精度加工，加工效率遠高于常規(guī)加工方法。 激光加工能聚焦到納米量級，既可以進行微區(qū)加工，也可以進行選擇性加工，其精度是其他加工方法難以比擬的。 聚焦后，光能轉(zhuǎn)化為熱能，幾乎可以熔化、氣化任何材料。例如耐熱合陶瓷，英石，金剛石等硬脆材料都能加工 。 激 光加工能節(jié)省能源和材料消耗，熱變形小，可以省略二次加工的麻煩和困難。 材料利用率高、經(jīng)濟效益高，激光加工與其他加工技術(shù)相比可節(jié)省材料 10～30%0可直接節(jié)省材料成本費，且激光加工設備操作維護成本低，對加工費用降低提供了先決條件。激光加工具有優(yōu)越的加工性能，使得激光加工技術(shù)得到了廣泛的應用，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。 激光加工沒有普通機械加工造成的大噪音，不會產(chǎn)生電子束加工那樣的 X射線，不會造成放射性污染，同時激光加工可以在大氣中進行
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