《先进制造技术》-第七讲：特种加工系列-激光加工.pptVIP

激光加工阶段—材料熔化气化及溅出 3)材料熔化气化及溅出 熔融物高速喷射所产生的反冲击压力又在工件内部形成一个方向性很强的冲击波，使熔化的物质爆炸式的喷射去除。 工件材料就是在高温熔融和冲击波的同时作用下，部分物质被去除。 二.激光加工过程 激光加工特点 1. 适应性强； 加工精度高；激光束可聚焦成微米级的光斑，能加工小孔、窄缝，适用于精密微细加工。 加工质量好。 由于能量密度高，热作用时间很短，整个加工区几乎不受热的影响，工件变形极小，可加工对热冲击敏感的材料。非接触加工，无机械加工变形和工具损耗等问题。 三.激光加工特点 激光加工特点 4. 加工速度快、效率高。 5. 容易实现自动化加工。 激光束传输方便，易于控制，便于与机器人、自动检测、计算机数字控制等先进技术相结合。 6. 通用性强。同一台装置对工件进行切割、打孔、焊接和表面处理等多种加工。 三.激光加工特点 激光加工特点 7. 节能和节省材料。 能量利用率为常规热加工的10~1000倍；激光切割可节省材料15%~30%。 8. 经济性好。不需要设计与制造工具，装置简单。 9. 激光可通过光学透明介质对工件进行加工。 三.激光加工特点 激光加工特点 由于激光加工是一种瞬时、局部的溶化和气化的热加工，影响因素较多。 微细加工时的重复加工精度和表面粗糙度不易保证。 高热传导率材料的加工比较困难。 对表面光泽或透明材料，需要预先进行色化和打毛处理。 三.激光加工特点 激光加工的基本设备 1.激光器 激光器是激光加工的核心设备，通过激光器可以把电能转化为光能，获得方向性好、能量密度高、稳定的激光束。 激光器可分为 固体激光器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器以及自由电子激光器等。 三.激光加工特点 激光加工的基本设备 1.激光器 固体激光器： 三.激光加工特点 固体激光器结构示意图 1—全反射镜 2—工作物质 3—玻璃套管 4—部分反射镜 5—聚光镜 6—氙灯 7—电源 激光加工的基本设备 1.激光器 气体固体激光器： 三.激光加工特点 激光加工的基本设备 1.激光器 气体固体激光器： 三.激光加工特点 He-Ne激光器的工作原理 反射镜 反射镜 阳极 阴极 布儒斯特窗 毛细管 工作物质：氦气 辅助物质：氖气 激励方式：直流气体放电 激光加工的基本设备 2.激光器电源 根据加工工艺的要求，为激光器提供所需的能量及控制功能，包括电压控制、时间控制及触发器等。 三.激光加工特点 激光加工的基本设备 3.光学系统 激光聚焦系统 （将激光引向聚焦物镜，并聚焦在加工工件上） 观察瞄准系统 （使激光准确地聚焦在加工位置） 三.激光加工特点 激光加工的基本设备 4.机械系统 激光加工系一种微细精密加工。 考虑传动链短，减小传动间隙；保持物镜的清洁，及时排除加工产物；有吹风和吸气装置；三坐标移动工作台。 三.激光加工特点 激光加工应用 激光打孔； 4. 激光打标； 3. 激光切割； 2. 激光焊接； 5. 激光热处理 四.激光加工的应用 激光打孔 四.激光加工的应用 一、激光打孔原理 激光打孔机的基本结构包括激光器、加工头、冷却系统、数控装置和操作面盘。 二、激光打孔工艺参数的影响 ※ 脉冲宽度对打孔的影响 ：脉冲宽度对打孔深度、孔径、孔形的影响较大。窄脉冲能够得到较深而且较大的孔；宽脉冲不仅使孔深度、孔径变小，而且使孔的表面粗糙度变大，尺寸精度下降。 激光打孔机的基本结构示意图 激光打孔 四.激光加工的应用 二、激光打孔工艺参数的影响 ※ 激光打孔中离焦量对打孔的影响 当激光聚焦于材料上表面时，打出的孔比较深，锥度较小。在焦点处于表面下某一位置时，相同条件下打出的孔最深；而过分的入焦和离焦都会使得激光功率密度大大降低，以至打成盲孔。 离焦量对打孔质量的影响 激光打孔 四.激光加工的应用 二、激光打孔工艺参数的影响 ※ 被加工材料对打孔的影响 ※ 脉冲激光的重复频率对打孔的影响 用调Q方法取得巨脉冲时，脉冲的平均功率基本不变，脉宽也不变，重复频率越高，脉冲的峰值功率越小，单脉冲的能量也越小。这样打出的孔深度要减小。 材料对激光的吸收率直接影响到打孔的效率。由于不同材料对不同激光波长有不同的吸收率，必须根据所加工的材料性质选择激光器。 激光打孔特点 1）可加工精度高、深径比大的微小孔 2）能加工小至几微米的小孔 5）容易实现自动化，加工效率高 3）可加工异型孔 4）能在所有金属和非金属材料上打孔 激光打孔 激光打孔 激光打孔 大功率电子管栅极 钼厚300微米，直径300微米 航空发