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激光院係

現代加工技術之激光加工論文

fun88网页下载通訊員 來源:廣東(dong) 星之球2010-12-21 我要評論(0 )   

激光加工是指利用激光束投射到材料表麵產(chan) 生的熱效應來完成加工過程,包括激光焊接、激光切割、表麵改性、激光打標、激光鑽孔和微加工等。用激光束對材料進行各種加工,...

  激光加工(laser oem)的原理及其特點

1.激光加工(laser oem)的原理

激光加工(laser oem)是將激光束照射到工件的表麵,以激光的高能量來切除、熔化材料以及改變物體(ti) 表麵性能。由於(yu) 激光加工(laser oem)是無接觸式加工,工具不會(hui) 與(yu) 工件的表麵直接磨察產(chan) 生阻力,所以激光加工(laser oem)的速度極快、加工對象受熱影響的範圍較小而且不會(hui) 產(chan) 生噪音。由於(yu) 激光束的能量和光束的移動速度均可調節,因此激光加工(laser oem)可應用到不同層麵和範圍上。

2.激光加工(laser oem)的特點

    激光具有的寶貴特性決(jue) 定了激光在加工領域存在的優(you) 勢:

①由於(yu) 它是無接觸加工,並且高能量激光束的能量及其移動速度均可調,因此可以實現多種加工的目的。

②它可以對多種金屬、非金屬加工,特別是可以加工高硬度、高脆性、及高熔點的材料。   

③激光加工(laser oem)過程中無“刀具”磨損,無“切削力”作用於(yu) 工件。

④激光加工(laser oem)過程中,激光束能量密度高,加工速度快,並且是局部加工,對非激光照射部位沒有影響或影響極小。因此,其熱影響區小,工件熱變形小,後續加工量小。

⑤它可以通過透明介質對密閉容器內(nei) 的工件進行各種加工。

⑥由於(yu) 激光束易於(yu) 導向、聚集實現作各方向變換,極易與(yu) 數控係統配合,對複雜工件進行加工,因此是一種極為(wei) 靈活的加工方法。

⑦使用激光加工(laser oem),生產(chan) 效率高,質量可靠,經濟效益好。例如:①美國通用電器公司采用板條激光器加工航空發動機上的異形槽,不到4H即可高質量完成,而原來采用電火花加工則需要9H以上。僅(jin) 此一項,每台發動機的造價(jia) 可省5萬(wan) 美元。②激光切割(laser cutting)鋼件工效可提高8-20倍,材料可節省15-30%,大幅度降低了生產(chan) 成本,並且加工精度高,產(chan) 品質量穩定可靠。雖然激光加工(laser oem)擁有許多優(you) 點,但不足之處也是很明顯的。

二 激光技術

    用激光束對材料進行各種加工,如打孔、切割、劃片、焊接、熱處理等。激光加工(laser oem)有許多優(you) 點:激光功率密度大,工件吸收激光後溫度迅速升高而熔化或汽化,即使熔點高、硬度大和質脆的材料(如陶瓷、金剛石等)也可用激光加工(laser oem);激光頭與(yu) 工件不接觸,不存在加工工具磨損問題;工件不受應力,不易汙染;可以對運動的工件或密封在玻璃殼內(nei) 的材料加工;激光束的發散角可小於(yu) 1毫弧,光斑直徑可小到微米量級,作用時間可以短到納秒和皮秒,同時,大功率激光器的連續輸出功率又可達千瓦至十千瓦量級,因而激光既適於(yu) 精密微細加工,又適於(yu) 大型材料加工;激光束容易控製,易於(yu) 與(yu) 精密機械、精密測量技術和電子計算機相結合,實現加工的高度自動化和達到很高的加工精度;在惡劣環境或其他人難以接近的地方,可用機器人進行激光加工(laser oem)。
激光打孔  采用脈衝(chong) 激光器可進行打孔,脈衝(chong) 寬度為(wei) 0.11毫秒,特別適於(yu) 打微孔和異形孔,孔徑約為(wei) 0.0051毫米。激光打孔已廣泛用於(yu) 鍾表和儀(yi) 表的寶石軸承、金剛石拉絲(si) 模、化纖噴絲(si) 頭等工件的加工。

激光切割(laser cutting)、劃片與(yu) 刻字  在造船、汽車製造等工業(ye) 中,常使用百瓦至萬(wan) 瓦級的連續CO2激光器對大工件進行切割,既能保證精確的空間曲線形狀,又有較高的加工效率。對小工件的切割常用中、小功率固體(ti) 激光器(solid laser)或CO2激光器。在微電子學中,常用激光切劃矽片或切窄縫,速度快、熱影響區小。用激光可對流水線上的工件刻字或打標記,並不影響流水線的速度,刻劃出的字符可永久保持。

激光微調  采用中、小功率激光器除去電子元器件上的部分材料,以達到改變電參數(如電阻值、電容量和諧振頻率等)的目的。激光微調精度高、速度快,適於(yu) 大規模生產(chan) 。利用類似原理可以修複有缺陷的集成電路的掩模,修補集成電路存儲(chu) 器以提高成品率,還可以對陀螺進行精確的動平衡調節。

激光焊接  激光焊接強度高、熱變形小、密封性好,可以焊接尺寸和性質懸殊,以及熔點很高(如陶瓷)和易氧化的材料。激光焊接的心髒起搏器,其密封性好、壽命長,而且體(ti) 積小。激光熱處理  用激光照射材料,選擇適當的波長和控製照射時間、功率密度,可使材料表麵熔化和再結晶,達到淬火或退火的目的。激光熱處理的優(you) 點是可以控製熱處理的深度,可以選擇和控製熱處理部位,工件變形小,可處理形狀複雜的零件和部件,可對盲孔和深孔的內(nei) 壁進行處理。例如,氣缸活塞經激光熱處理後可延長壽命;用激光熱處理可恢複離子轟擊所引起損傷(shang) 的矽材料。

強化處理 激光表麵強化技術基於(yu) 激光束的高能量密度加熱和工件快速自冷卻兩(liang) 個(ge) 過程,在金屬材料激光表麵強化中,當激光束能量密度處於(yu) 低端時可用於(yu) 金屬材料的表麵相變強化,當激光束能連密度處於(yu) 高端時,工件表麵光斑出相當與(yu) 一個(ge) 移動的坩堝,可完成一係列的 冶金過程,包括表麵重熔、表層增碳、表層合金化和表層熔覆。這些功能在實際應用中引發的材料替代技術,將給製造業(ye) 帶來巨大的經濟效益。
   
而在刀具材料改性中主要應用的是熔化處理,熔化處理是金屬材料表麵在激光束照射下成為(wei) 溶化狀態,同時迅速凝固,產(chan) 生新的表麵層。根據材料表麵組織變化情況,可分為(wei) 合金化、溶覆、重溶細化、上釉和表麵複合化等。

激光熔凝是用適當的參數的激光輻照材料表麵,使其表麵快速熔融、快速冷凝,獲得較為細化均質的組織和所需性質的表麵改性技術。它具有以下優點:

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