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激光加工的原理及特点有哪些

2015.05.25 365 字号
  激光加工是激光束高亮度(高功率)、高方向性特性的一宗技术应用。其基本原理是把具有足够功率(或能量)的激光束聚焦后照射到材料适当的部位,材料在接受激光照射能量后,在10的负11秒内便开始将光能转变为热能,被照部位迅速升温。根据不同的光照参量,材料可以发生气化、熔化、金相组织变化以及产生相当大的热应力,从而达到工件材料被去除、连接、改性和分离等加工目的。一般应用为激光切割、激光焊接、激光熔融、激光打标等。

  激光加工的特点

  (1)一机多能:在同一台机床上能分别完成切割、打孔、焊接、表面处理等多种加工,既可分步加工,又可在儿个工位同时加工。这对提高生产效率,尤其对于特殊定位要求的加工如光纤偶合等。比传统加工工艺有着无与伦比的优势。

  (2)适应性强:可加工各种材料,包括高硬度、高熔点、高强度及脆性、软性材料,既可在大气中,又可在真空中加工。

  (3)加工质量好:由于激光能盆密度高和非接触柔性加工方式、并可在瞬间内完成.工件热变形极小,且无机械变形,对精密小零件的加工非常有利。

  (4)加工精度高:对徽型陀螺转子,采用激光动平衡技术,其平街精度可达百分之一或千分之几微米的质量偏心值。又如准分子激光器的光化学加工,准分子激光的光子能盘高达7.9eV。大于许多分子的键能在足够的高能密度上它能够光解这祥的分子,因而能引发或控制光化学反应。准分子.膜层淀积和去除便是两个实例。

  (5)加工效率高:在某些情况下,用激光切割可提高效率8一20倍,用傲光进行深熔焊接时生产效率比传统方法提高30倍。用激光微调薄膜电阻可提高工效1000倍,提高精度1-2个数量级。用激光强化电镀。其金属沉积率可提高1000倍。金刚石拉丝膜用机械方法打孔要花24h,用YAG激光器打孔则只需2s提高43200倍.至于激光雕刻和激光打标,其效率和标记内容的规范更是传统加工方法难以企及的。

  (6)经济效益高:与其他方法相比。激光打孔的直接费用可节省25%~75%。间接加工费用可节省50%~75%。与其他切割法相比,用激光切侧钢件可降低加工费用70%~90%,激光汽车缸套热处理甲直接费用和间接费用加起来可减少到传统加工方法的l/3~1/4。

  (7)节能和省材:激光束的能量利用率为常规热加工工艺的10~1000倍,激光切割可节省材料15%~30%。

  (8)无公害和污染:激光束不会发生如电子束那样的射线,无加工污染。无需安装保护装置。

  激光加工虽有多样性的特点。但必须按照工件的加工特性.选择合适的激光器,对照射能量密度和限射时间实现最佳控制。如果激光器、能量密度和照射时间的条件选择不当,则加工效果同样不会理想。