第四章、激光加工.pptVIP

24 第四章 激光加工 第四章 激光加工 4.1 激光介绍 第四章 激光加工 通过光学系统将激光束聚焦成直径几十微米到几微米的极小光斑，达到极高的能量密度，温度达10000℃上，将材料在瞬间熔化和蒸发。工件表面不断吸收激光能量，凹坑处的金属蒸汽迅速膨胀，压力猛然增大，熔融物被产生的强烈冲击波喷溅出去。 因此，激光加工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。 第四章 激光加工 2、激光加工的特点 第四章 激光加工 第四章 激光加工 激光加工的基本设备由激光器、激光器电源和光学系统（和机械系统四部分组成。 1、激光器 激光器是激光加工的重要设备，它的任务是把电能转变成光能，产生所需要的激光束。 按工作物质的种类分：固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器。其中He-Ne气体激光器在精密测量中被广泛采用，而在激光加工中采用二氧化碳气体激光器及红宝石、钕玻璃等固体激光器。 按激光器的输出方式分：连续激光器和脉冲激光器。 第四章 激光加工 1964年美国的汤斯、前苏联的巴索夫和普罗霍洛夫由于对激光研究的贡献分享了诺贝尔物理学奖。 1997年，朱隶文、菲利普和塔罗季研究用激光冷却和捕获原子，共获诺贝尔奖。 1961年中科院长春光学精密机械研究所王之江院士主持研制成功我国第一台红宝石激光器。 我国的激光技术在起步阶段就发展迅速，无论是数量还是质量都和当时的国际水平接近。 第四章 激光加工 第四章 激光加工 2、电源 为激光提供加工所需的能量及控制功能 第四章 激光加工 1、激光打孔 加工材料：主要用于特殊材料或特殊工件上的孔加工，如仪表中的宝石轴承、陶瓷、玻璃、金刚石拉丝模等非金属材料和硬质合金、不锈钢等金属材料的细微孔的加工。 加工效率：非常高，功率密度通常为107～108w/cm2，打孔时间甚至可缩短至传统切削加工的百分之一以下，生产率大大提高。 加工精度：尺寸公差等级可达IT7，表面粗糙度Ra值可达0.16～0.08。 第四章 激光加工 激光打孔时要详细了解打孔的材料及打孔要求。从理论上讲，激光可以在任何材料的不同位置，打出浅至几微米，深至二十几毫米以上的小孔，但具体到某一台打孔机，它的打孔范围是有限的。所以，在打孔之前，最好要对现有的激光器的打孔范围进行充分的了解，以确定能否打孔。 第四章 激光加工 激光切割的原理与激光打孔相似，不同的是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。 第四章 激光加工 第四章 激光加工 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。 第四章 激光加工 第四章 激光加工 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。 第四章 激光加工 第四章 激光加工 4、激光焊接 第四章 激光加工 第四章 激光加工 当激光的功率密度约为103～105 W/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0.7～1.1 mm，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。 第四章 激光加工 激光打标机加工出的龙图案 当激光的功率密度为105～107W/cm2，照射时间约为1/100 s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。 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。 激光焊接薄板已相当普遍，大部分用于汽车工业、宇航和仪表工业。激光精微焊接技术已成为航空电子设备、高精密机械设备中微型件封装结点的微型连接的重要手段 。 1-激光；2-被焊金属；3-被熔化金属；4-一冷却的金属 激光焊接过程示意图 5、激光表面处理 激光表面强化处理应用实例 * 第四章 激光加工 《先进制造技术》 主要