特种加工论文(激光加工).doc

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激光加工的特点及在现代工业中的应用

西南大学工程技术学院

2007级机械设计制造及其自动化3班

指导教师：

摘要：

本文主要介绍激光加工。

激光加工作为一种特种加工工艺，从20世纪60年代发展起来现在已是相当成熟的一种特种加工技术。

与传统加工工艺不同，激光加工是利用光的能量，经过透镜聚焦，在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工各种材料。

激光束具有强度高，密度大，可以在空气介质中加工各种材料，在现代工业加工行业中应用越来越广泛。

由于激光加工其本身的各种优点，包括激光功率密度大、应力和热变形小、加工速度快、加工精密等。

无与伦比的优势使激光加工在激光打孔，激光打标、激光切割、电子器件的微调、激光焊接、热处理以及激光存储等各个领域，得到越来越多的应用。

激光技术在现代工业中应用显示出来其独特的优越性，所以受到人们的广泛重视，应用激光的行业包括机械行业、电子行业、制衣皮革等等。

未来激光加工会得到更大的应用。

关键词：

激光加工特点应用前景

1.前言

激光加工是20世纪6年代发展起来的一种特种加工技术，与传统加工工艺不同，激光加工是利用光的能量，经过透镜聚焦，在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工各种材料。

激光束具有强度高，密度大，可以在空气介质中加工各种材料，在现代工业加工行业中应用越来越广泛。

其应用方面包括打孔，激光打标、切割、电子器件的微调、焊接、热处理以及激光存储等。

激光加工具有很多优点，包括激光功率密度大、应力和热变形小、加工速度快、加工精密等。

激光具有这些优点令激光在现代工业中应用越来越广泛。

本文就激光加工的特点及激光加工在现代工业中应用，粗浅的介绍一下。

2.正文

激光加工是利用光的能量，经过透镜聚焦，在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工各种材料。

激光不同于太阳光，激光是可控的单色光，有激光器、激光电源等激发产生的一种单色光。

经过透镜聚焦之后，在焦点上可以达到能量密度和强度，靠光热效应来加工各种材料。

激光可以加工各种各样的材料，既可以加工金属，也可以加工非金属；既可以加工无机物，也可以加工皮革之类的有机物；可以代替锯子切割木材，代替剪子切割布料、纸张还可切割无法进行机械接触的加工（如从电子管外部切断内部的灯丝）。

激光加工几乎不会产生任何机械冲击和压力，故事宜与切割玻璃、陶瓷和半导体等既硬又脆的材料。

聚焦后可以形成微米级光斑，输出功率可以便捷的调节，使激光加工可以十分容易的实现精密加工、打工、打标等细微加工。

激光的高能量密度，使激光可以实现激光焊接，与传统电弧焊相比，激光焊接具有热效应小，工件变形小，焊接速度快，可以焊接即窄且深的焊缝，不需要填充材料，可以实现精密焊接。

2.1激光加工的特点

2.1.1由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。

2.1.2它可以对多种金属、非金属加工，特别是可加工高硬度、高脆性及高熔点材料。

2.1.3激光加工过程中无"刀具"磨损，无"切削力"作用于工件。

2.1.4激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小。

因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。

2.1.5它可通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工，由于激光束易于导向、聚焦实现作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此它是一种极为灵活的加工方法。

2.1.6 生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。

（激光加工示意图）

2.2激光加工在现代工业中的应用

2.2.1激光切割在现代工业中的应用。

由于激光的特点，激光可以切割几乎任何材料。

激光切割半导体，划片速度为10～30mm/s，宽度为0.06mm，成品率达99%以上，比金刚石优越的多，可将1cm2切割成几十个集成电路块，或几百个晶体管管芯。

激光激光可代替锯子加工木材。

在现代制衣行业中，经常用激光来切割皮革布料等，一次可以加工多层皮革，且无切割毛边，大大提高了效率和质量。

激光切割硬而脆的材料，如玻璃、陶瓷等。

大量的生产实践表明，切割金属时，采用同轴吹氧工艺，可以大大提高切割速度。

且表面粗糙度可以大大降低。

切割布匹、纸张、木材等依然材料时，采用同轴吹保护气体（二氧化碳、氮气）能防止烧焦和缩小焊缝。

2.2.2激光打孔、打标在现代工业中的应用。

利用激光几乎可以在任何材料上打微型孔，目前以应用于火箭发动机和柴油机的燃油喷嘴加工、化学纤维喷丝板打孔、钟表及仪表中的宝石轴承打孔、高熔点金属钼板上加工微米量级孔径、在硬质碳化钨上加工几十微米的小孔、在红、蓝宝石上加工几百微米的深孔以及金刚石拉丝模具、化学纤维的喷丝头等。

用激光束在空间和时间上高度集中的特点，经而易举地可将光斑直径缩小到微米级。

激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。

激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。

激光打标技术已被广泛的应用于各行各业,为优质,高效,无污染和低成本的现代加工生产开辟了广阔的前景。

随着现代激光标刻应用领域的不断扩展,对激光制造的设备系统小型化,高效率和集成化的要求也越来越高,新型高功率光纤激光技术的开发成功,必将对此产生极大的推动。

2.2.3激光焊接在现代工业中的应用。

由于其独特的优点，即效率高、应用材料广泛、应力和热变形小、不用填充材料，激光焊接在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。

激光焊接塑料技术可用于制造很多汽车零部件，如自动门锁、无钥匙进出设备、燃油喷嘴、变档机架、发动机传感器、驾驶室机架、液压油箱、过滤架、前灯和尾灯等。

其它汽车方面的应用还包括进气管光歧管的制造以及辅助水泵的制造。

在医学领域，激光焊接技术可用于制造液体储槽、液体过滤器材、软管连接头、造口术袋子、助听器、移植体、分析用的微流体器件等。

而且现在激光焊接已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

2.2.4激光表面零件处理在现代工业中的应用。

利用高能量密度的激光束和涂料或熔覆材料对零件或模具表面进行处理，改变其表层的组织或成分，实现表面相变强化或增强性修复的技术，激光表面强化、表面重熔、合金化、非晶化处理技术应用越来越广，激光微细加工在电子、生物、医疗工程方面的应用已成为无可替代的特种加工技术。

2.3激光加工的缺陷

激光具有光的特性，使激光不易加工反射能力较强的材料，比如有色金属等；激光经过聚焦后能形成极小的光斑，使激光加工精度很高，因此激光焊接要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显着偏移。

如工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺陷。

现阶段激光加工设备还比较昂贵，一次性投资较大。

2.4激光加工的前景

激光加工技术今后几年应结合已取得的预研成果，针对需求，重点开展无缺陷气膜小孔的激光加工及实时检控技术、高强铝（含铝锂、铝镁）合金的激光焊接技术、金属零件的激光粉末烧结快速成型技术、激光精密加工及重要构件的激光冲击强化等项目的研究。

实现高温涡轮发动机气膜孔无缺陷加工，可使叶片使用寿命达2000小时以上；以焊代替数控加工飞机次承力构件，以及带筋壁板的以焊代铆；实现重要零部件的表面强化，提高安全性、可靠性等，从而使先进的激光制造技术在军事工业中发挥更大的作用。

激光加工在以后的工业生产中必定来更大的益处。

参考文献

[1]哈尔滨工业大学刘晋春，白基成，过永丰.特种加工第五版.机械工业出版社，2009

[2]余承业，等.特种加工新技术[M].北京：

国防工业出版社，1995

[3]朱企业，等.激光精密加工[M].北京：

机械工业出版社，1990

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