激光加工技术题目及答案 .pdfVIP

______________________________________________________________________________________________________________

1、从激光束的特性分析，为什么激光束可以用来进行激光与物质的相互作用？

答：（1）方向性好：发散角小、聚焦光斑小，聚焦能量密度高。

（2）单色性好:为精密度仪器测量和激励某些化学反应等科学实验提供了极为有利的手

段。

（3）亮度极高：能量密度高。

（4）相关性好：获得高的相关光强，从激光器发出的光就可以步调一致地向同一方向

传播，可以用透镜把它们会聚到一点上，把能量高度集中起来。

总之，激光能量不仅在空间上高度集中，同时在时间上也可高度集中，因而可以在一瞬

间产生出巨大的光热，可广泛应用于材料加工、医疗、激光武器等领域。

2、什么是焦深，焦深的计算及影响因素？

答：光轴上其点的光强降低至激光焦点处的光强一半时，该点至焦点的距离称为光束的聚焦

深度。光束的聚焦深度与入射激光波长和透镜焦距的平方成正比，与w2成反比，因此要获

1

得较大的聚焦深度，就要选长聚焦透镜，例如在深孔激光加工以及厚板的激光切割和焊接中，

要减少锥度，均需要较大的聚焦深度。

3、对于金属材料影响材料吸收率的因素有哪些？在目前激光表面淬火中常对工件进行黑化

处理，为什么？

答：波长、温度、材料表面状态

波长越短，金属对激光的吸收率就越高

温度越高，金属对激光的吸收率就越高

材料表面越粗糙，反射率越低，吸收率越大。

-可编辑修改-

______________________________________________________________________________________________________________

提高材料对激光的吸收率

4、简述激光模式对激光加工的影响，并举出2个它们的应用领域？

答：基模光束的优点是发散角小，能量集中，缺点是功率不大，且能量分布不均。

应用：激光切割、打孔、焊接等。

高阶模的优点是输出功率大，能量分布较为均匀，缺点是发散厉害。应用：激光淬火（相

变硬化）、金属表面处理等。

5、试叙述激光相变硬化的主要机制。

答：当采用激光扫描零件表面，其激光能量被零件表面吸收后迅速达到极高的温度，此时工

件内部仍处于冷态，随着激光束离开零件表面，由于热传导作用，表面能量迅速向内部传递，

使表层以极高的冷却速度冷却，故可进行自身淬火，实现工件表面相变硬化。

6、激光淬火区横截面为什么是月牙形？在此月牙形区相变硬化有什么特点？

特点：A,B部位硬化，C部位硬化不够

原因：A,B部位接近材料内部，热传导速率大，可以高于临界冷却速度的速度冷却，因

此可充分硬化，而C部位热传导速率小，不能以高于临界冷却速度的速度冷却，因此硬化

不够。

7、材料表面激光相变硬化的两个主要条件是什么？对激光光束和工件有什么要求？

答：两个主要条件：1.材料加热后达到的最高温度T温度必须是在相变温度（奥氏体化

max

-可编辑修改-

______________________________________________________________________________________________________________

温度）以上，且在熔点以下；2.必须从相变点A1以上的温度以高于临界冷却速度冷却。

激光功率密度：10～10W/cm

342

自身工件具有一定大小，实现自我快速冷却。

8、在激光表面淬火中需要光束的光强分布尽可能均匀，你知道几种能使光束光强分布均匀

的措施和方法。

答：采用光强分布均匀的高阶模光束；

振镜扫描方法：使光束在试件的同一部位，以短时间内来回扫描2-3次，使之具有接近于时

间上平均的光强分布的矩形面热源