灵活便捷的激光加工技术

rockston

激光是20世纪的重大发明之一，它具有高亮度、良好的单色性和相干性及方向性这四大特性。由于激光加工是无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形，无冲击噪声；激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件；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，后续加工最少。由于激光束易于导向、聚焦、实现方向变换，极易与数控系统配合对复杂工件进行加工。因此激光加工是一种极为灵活便捷的加工方法，生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。 　　激光加工可适用于大部分的金属(碳钢、不锈钢、铝、铝合金、钛合金等)及非金属材料(玻璃、有机玻璃、纤维板、木材、纸张等)，尤其是其他工艺方法无法加工的超硬材料和稀有金属等。广泛适用于：汽车、冶金、电气仪表、微电子、五金、机械制造、装饰装潢、包装、印刷、交通运输、制药、卷烟等行业。
　　激光切割技术，与其它的切割工艺相比，具有高速度、高精度和高适应性，割缝细、热影响区小(变形小)、切割端面质量好、切割无噪音、焊缝区组织和性能与母材接近等优点；而且，加工只需简单夹具，无需模具，可代替采用复杂模具冲切的加工方法，能够大大缩短生产周期，降低生产成本。例如可以对石油筛管进行切缝；可以对金属管材、板材进行切割，利用激光切缝技术可以降低金刚石圆锯片工作过程中产生的严重噪声污染等。
　　激光焊接技术，与其它的焊接方法相比，不需要电极和填冲材料，可实现定域加热、保证高速加热。因为焊接时无机械接触，排除了无关物质落入被焊零件的可能，焊接区几乎不受污染。可以对高熔点、难熔金属或不同厚度、不同金属材料进行焊接。例如利用激光焊接金刚石圆锯片及钻头，可以提高基体与金刚石刀头的结合强度，而且几何精度高，能适用于干切，克服了刀齿脱落的现象。
　　激光淬火技术，又称激光相变硬化，是利用聚焦后的激光束照射到钢铁材料表面，使其温度迅速升高到相变点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料的快速导热作用，使表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层。具有加热速度快、淬火硬度高、淬火部位可控、不需淬火介质等优点。
$ z7 H1 u  S& \, F4 T　　激光表面熔凝技术，是采用激光束将基材表面加热到熔化温度以上，当激光束移开后由于基材内部导热冷却而使熔化层表面快速冷却并凝固结晶的表面处理工艺。特别适合于灰口铸铁和球墨铸铁的表面强化，提高耐磨性能。
　　激光冲击淬火技术，是采用功率密度极高的激光束在极短时间内作用于金属表面，使金属表面发生局部剧烈蒸发，产生高达105大气压的压力，使金属表面发生强烈的塑性变形，形成高密度的位错、孪晶，使材料表面强度与硬度显著提高。适合那些无法通过相变硬化进行表面强化的材料，如铝合金等

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fanuc_zgj

   激光切割是应用激光聚焦后产生的高功率密度能量来实现的。在计算机的控制下，通过脉冲使激光器放电，从而输出受控的重复高频率的脉冲激光，形成一定频率，一定脉宽的光束，该脉冲激光束经过光路传导及反射并通过聚焦透镜组聚焦在加工物体的表面上，形成一个个细微的、高能量密度光斑，焦斑位于待加工面附近，以瞬间高温熔化或气化被加工材料。每一个高能量的激光脉冲瞬间就把物体表面溅射出一个细小的孔，在计算机控制下，激光加工头与被加工材料按预先绘好的图形进行连续相对运动打点，这样就会把物体加工成想要的形状。切割时,一股与光束同轴气流由切割头喷出，将熔化或气化的材料由切口的底部吹出(注：如果吹出的气体和被切割材料产生热效反应,则此反应将提供切割所需的附加能源；气流还有冷却已切割面，减少热影响区和保证聚焦镜不受污染的作用)。与传统的板材加工方法相比,激光切割其具有高的切割质量(切口宽度窄、热影响区小、切口光洁) 、高的切割速度、高的柔性(可随意切割任意形状) 、广泛的材料适应性等优点。

! ]1 e% t  q; h4 X( ~[ 本帖最后由 fanuc_zgj 于 2009-4-14 08:47 编辑 ]

fanuc_zgj

   激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功地应用于微、小型零件焊接中。高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。获得了以小孔效应为理论基础的深熔接，在机械、汽车、钢铁等工业部门获得了日益广泛的应用。
   与其它焊接技术比较，激光焊接的主要优点是：激光焊接速度快、深度大、变形小。能在室温或特殊的条件下进行焊接，焊接设备装置简单。例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。便如，将铜和钽两种性质截然不同的材料焊接在一起，合格率几乎达百分之百。也可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精密定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型元件的组焊中，例如，集成电路引线、钟表游丝、显像管电子枪组装等由于采用了激光焊，不仅生产效率大、高，且热影响区小，焊点无污染，大大提高了焊接的质量。