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激光加工技术

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目录

CONTENTS

01

技术概述

02

核心原理

03

应用领域

04

设备与工艺

05

行业发展趋势

06

质量控制标准

01

技术概述

基本定义与特性

激光加工是利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属和非金属）进行切割、焊接、打孔、热处理等加工的技术。

激光加工技术的定义

高精度、高速度、非接触加工、适用范围广等。激光束可以聚焦到非常小的光斑，加工精度可达到微米级别；同时，激光加工速度快，效率高，且不会对加工材料造成机械应力。

激光加工的主要特性

技术发展历程

激光加工技术的起源

激光加工技术起源于20世纪60年代，随着激光器的发明和激光技术的发展而逐渐发展起来。

激光加工技术的发展历程

激光加工技术的现状

在20世纪70年代，激光加工技术开始应用于工业领域，最初主要用于金属材料的切割和焊接。随着技术的不断发展，激光加工技术逐渐扩展到非金属材料的加工，并出现了多种新的加工方法和应用领域。

目前，激光加工技术已经成为工业制造领域中的重要加工手段之一，广泛应用于汽车、电子、航空航天、医疗等领域。

1

2

3

主要技术分类

激光切割技术

利用激光束的高能量密度和聚焦特性，将材料切割成所需形状。激光切割技术具有精度高、速度快、切缝窄等优点。

激光焊接技术

利用激光束的高能量密度将材料熔化并焊接在一起。激光焊接技术具有焊接速度快、焊缝质量高、热影响区小等优点，特别适用于精密零件的焊接。

激光打孔技术

利用激光束的聚焦特性在材料上打孔。激光打孔技术具有孔径小、孔壁光滑、加工速度快等优点，广泛应用于精密零件的加工和微孔加工领域。

激光热处理技术

利用激光束的高能量密度对材料表面进行快速加热和冷却，从而改变材料表面的组织和性能。激光热处理技术具有加热速度快、淬火硬度高、变形小等优点，主要用于提高材料的表面硬度和耐磨性。

02

核心原理

激光产生原理

激光介质

通过外界能量激发而产生激光的物质，如气体、液体、固体等。

01

能级跃迁

激光介质中的原子或分子吸收能量后，从低能级跃迁至高能级。

02

光子辐射

高能级原子或分子不稳定，通过辐射光子的方式回到低能级，形成激光。

03

谐振腔

利用光学原理，使光子在介质中多次反射，增强激光强度。

04

材料作用机制

热效应

光化学效应

电磁效应

冲击波效应

激光照射材料，光能转化为热能，使材料局部熔化、气化或烧蚀。

激光能量直接破坏化学键，引发材料表面或内部的化学反应。

激光电场与材料中的自由电子相互作用，导致材料性质发生变化。

激光产生的瞬间高温高压，形成冲击波，对材料产生破坏作用。

激光功率控制

通过调节激光器的输入能量，控制激光输出功率和能量密度。

激光频率控制

改变激光器的输出频率，实现对激光能量的精确控制。

激光束整形

利用光学元件，改变激光束的形状和聚焦特性，以满足不同加工需求。

能量传输与耦合

优化激光能量的传输路径和耦合方式，提高能量利用率和加工效率。

能量控制技术

03

应用领域

工业制造应用

激光切割

激光打孔

激光焊接

激光热处理

在汽车制造、航空航天、船舶制造等领域中，利用激光切割技术可大幅提高加工效率和精度。

在汽车工业、电子工业等领域中，激光焊接技术可实现无接触焊接，提高焊接质量和效率。

在汽车零部件、航空航天器部件等制造过程中，激光打孔技术可实现精密打孔，提高加工精度。

在汽车、机械、电子等领域中，激光热处理技术可实现局部快速加热和冷却，提高材料性能。

医疗器械加工

激光手术刀

在外科手术中，激光手术刀可实现无血切割，减少手术风险。

激光打标

在医疗器械的制造和标识中，激光打标技术可实现精确、持久的标识。

激光焊接

在医疗器械的制造过程中，激光焊接技术可实现无缝焊接，提高器械的可靠性和安全性。

激光修复

在医疗器械的维护和修复中，激光修复技术可实现局部修复，延长器械使用寿命。

精密微细加工

激光微纳加工

激光微孔加工

激光微切割

激光微焊接

在纳米尺度上实现材料加工和制造，应用于半导体、光电子等领域。

在微米尺度上实现精密打孔，应用于过滤器、喷油嘴等领域。

在微米尺度上实现材料切割，应用于LED芯片、柔性电路板等领域。

在微米尺度上实现精密焊接，应用于微电子、传感器等领域。

04

设备与工艺

设备关键结构

激光器

产生激光束的核心组件，常见类型包括气体激光器、固体激光器、光纤激光器等。

01

导光系统

将激光束从激光器传输到加工位置，通常由反射镜、透镜等光学元件组成。

02

加工头

用于聚焦激光束，调节焦距和光斑大小，以满足不同加工需求。

03

控制系统

控制激光器输出功率、加工速度和轨迹等参数，实现自动化加工。

04

功率密度

单位面积内的激光功率，影响加工深度和速度。

01

脉冲宽度

激光脉冲的持续时间，影响加工的热效应