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　　探讨现代制造技术论文 探讨现代制造技术论文 导读： 现代制造技术—激光加工 摘要：激光加工的原理是利用激光束与物质相互作用，使工件在光热效应下产生高温熔融和受冲击被抛出，从而实现对材料进行切割、焊接、表面处理及打孔等。该技术涉及到光、机、电、材料等多门学科。激光加工已对人类生活产生了巨大的影响，其应用已渗入到制造业、医学、航天等多种领域。由于激光加工的特殊特点，其发展前景广阔，目前已广泛应用到激光焊接、激光切割、激光打孔等。作为一种先进的制造技术，激光加工技术对提高产品质量、劳动生产率等起着愈来愈重要的作用，对经济的发展也起到了很大的推动作用。 1.激光加工原理 随着科学技术的发展和社会需求的多样化，产品的竞争越来越激烈，更新换代的周期也越来越短。在传统制造的系统中，需要大量的模具设计、制造和调试等工作，成本高，周期长，已不能适应日新月异的市场变化。为了改变这些，人们做了大量的研究工作，激光加工技术也日益成熟。 目前，公认的激光加工原理有两种：分别为激光热加工和光学加工。激光热加工指当激光束照射到物体表面时，引起快速加热，热力把物体的特性改变或把物料熔解蒸发。光化学加工指当激光束加于物体时，高密度能量光子引发或控制光化学反应的加工过程。热加工具有较高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面（或涂层）温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。冷加工具有很高负荷能量的（紫外）光子，能够打断材料（特别是有机材料）或周围介质内的化学键，至使材料发生非热过程破坏。这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义，因为它不是热烧蚀，而是不产生“热损伤”副作用的、打断化学键的冷剥离，因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。例如，电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜，在半导体基片上开出狭窄的槽。激光加工过程大体上可分为如下几个阶段： ①将激光束照射工件（在照射过程中，光的辐射能部分被反射，部 分被吸收，部分因热传导而损失）； ②工件材料吸收光能； ③光能转变为热能使工件材料无损加热（激光射到工件材料的深度很小，所以在焦点的 ，工件的表面温度迅速升高）； ④工件材料发生熔化、蒸发、汽化并溅出，从而从工件上去除或破坏掉； ⑤作用结束以及加工区冷凝。 2.激光加工的特点 激光对被加工对象的材质、形状、尺寸、加工环境的自由度都很大。激光的空间控制性（光束的方向变化、旋转、扫描等）和时间控制性（开、关、脉冲间隔）容易控制，特别适合于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合，可构成高效自动加工设备，为优质、高效、低成本的加工开辟了广阔的前景。激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势： 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它可以对多种金属、非金属加工， 3 4 5 探讨现代制造技术论文 导读：开放20多年的发展,在造船产量、技术水平、建造周期等方面都取得了很大进步。但是在材料的切割、焊接、平板成型等加工中仍采用传统的方式,加工的机械化、自动化率与国外大型造船厂相比差距还非常大。与造船工业中常用的传统加工方式相比,新型的激光加工技术主要具有以下优点:(1)对于船体货物载重量日益增长的需求,特别是在军 特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。 ③激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。 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影响或影响极小。因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。 ⑤它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。 ⑥由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此是一种极为灵活的加工方法。 ⑦使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好。 2.1 激光加工在造船方面的优势 中国造船工业经历了改革开放20多年的发展,在造船产量、技术水平、建造周期等方面都取得了很大进步。但是在材料的切割、焊接、平板成型等加工中仍采用传统的方式,加工的机械化、自动化率与国外大型造船厂相比差距还非常大。与造船工业中常用的传统加工方式相比,新型的激光加工技术主要具有以下优点: (1)对于船体货物载重量日益增长的需求,特别是在军舰上,装有大量的武器 弹药,因此要求使用非常薄的平板,传统的焊接加工对薄平板的热影响较大,采用激光加工技术就可避免这一问题。 (2)受加工平台尺寸的限制,传统的材料加工尺寸不能太大,而由于激光可以采用光纤等灵活的输出方式,因此甲板、船体等大表面尺寸的工件加工可以不受工作台尺寸的影响。 (3)加工非接触式,且速度快,加工边缘光滑,