第5章 激光加工.pptx

第5章激光加工; 二、激光的特性

1.强度高

2.单色性好

3.相干性好

4.方向性好; 三.激光加工的原理与特点

1.激光加工的原理

激光是一种强度高、方向性好、单色性好的相干光。由于激光的发散角小和单色性好，理论上可以聚焦到尺寸与光的波长相近的(微米甚至亚微米)小斑点上，加上它本身强度高，故可以使其焦点处的功率密度达到107～1011W/cm2，温度可达10000℃以上。在这样的高温下，任何材料都将瞬时急剧熔化和汽化，并爆炸性地高速喷射出来，同时产生方向性很强的冲击。因此，激光加工(如图5-1所示)是工件在光热效应下产生高温熔融和受冲击波抛出的综合过程。;图5-1激光加工示意图; 2.激光加工的特点

激光加工的特点主要有以下几个方面：

(1)几乎对所有的金属和非金属材料都可以进行激光加工。

(2)激光能聚焦成极小的光斑，可进行微细和精密加工，如微细窄缝和微型孔的加工。

(3)可用反射镜将激光束送往远离激光器的隔离室或其它地点进行加工。

(4)加工时不需用刀具，属于非接触加工，无机械加工变形。

(5)无需加工工具和特殊环境，便于自动控制连续加工，加工效率高，加工变形和热变形小。;第二节激光加工的基本设备; （2）激光器电源

为激光器提供所需要的能量的装置。

（3）光学系统

根据被加工工件的性能要求，光束经放大、整形、聚焦后作用于加工部位，这种从激光器输出窗口到被加工工件之间的装置称为光学系统。

（4）机械系统

激光加工机械系统主要包括床身、能够在三维坐标范围内移动的工作台及机电控制系统等。随着电子技术的发展，许多激光加工系统已采用计算机来控制工作台的移动，实现激光加工的连续工作。; 二、激光加工常用激光器

1.固体激光器

（1）固体激光器的基本组成; （2）固体激光器的分类; 2.气体激光器的分类; 2.气体激光器的分类; 一、激光打孔

随着近代工业技术的发展，硬度大、熔点高的材料应用越来越多，并且常常要求在这些材料上打出又小又深的孔，例如，钟??或仪表的宝石轴承，钻石拉丝模具，化学纤维的喷丝头以及火箭或柴油发动机中的燃料喷嘴等。这类加工任务，用常规的机械加工方法很困难，有的甚至是不可能的，而用激光打孔，则能比较好地完成任务。

; 二、激光切割

激光切割(如图5-2所示)的原理与激光打孔相似，但工件与激光束要相对移动。在实际加工中，采用工作台数控技术，可以实现激光数控切割。

激光切割大多采用大功率的CO2激光器，对于精细切割，也可采用YAG激光器。

激光可以切割金属，也可以切割非金属。在激光切割过程中，由于激光对被切割材料不产生机械冲击和压力，再加上激光切割切缝小，便于自动控制，故在实际中常用来加工玻璃、陶瓷、各种精密细小的零部件。

;图5-2CO2气体激光器切割钛合金示意图; 激光切割过程中，影响激光切割参数的主要因素有激光功率、吹气压力、材料厚度等。

三、激光打标

激光打标是指利用高能量的激光束照射在工件表面，光能瞬时变成热能，使工件表面迅速产生蒸发，从而在工件表面刻出任意所需要的文字和图形，以作为永久防伪标志(如图5-3所示)。

;图5-3振镜式激光打标原理; 激光打标的特点是非接触加工，可在任何异型表面标刻，工件不会变形和产生内应力，适于金属、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革等各种材料；标记清晰、永久、美观，并能有效防伪；标刻速度快，运行成本低，无污染，可显著提高被标刻产品的档次。

激光打标广泛应用于电子元器件、汽(摩托)车配件、医疗器械、通讯器材、计算机外围设备、钟表等产品和烟酒食品防伪等行业。

; 四、激光焊接

当激光的功率密度为105～107W/cm2，照射时间约为1/100s左右时，可进行激光焊接。激光焊接一般无需焊料和焊剂，只需将工件的加工区域“热熔”在一起即可，如图5-4所示。

? 激光焊接速度快，热影响区小，焊接质量高，既可焊接同种材料，也可焊接异种材料，还可透过玻璃进行焊接。;图5-4激光焊接过程示意图; 五、激光表面处理

当激光的功率密度约为103～105W/cm2时，便可实现对铸铁、中碳钢，甚至低碳钢等材料进行激光表面淬火。淬火层深度一般为0.7～1.1mm，淬火层硬度比常规淬火约高20%。激光淬火变形小，还能解决低碳钢的表面淬火强化问题。图5-5为激光表面淬火处理应用实例。;图5-5