激光頭雕刻是激光係統最常見的應用。根據激光束與(yu) 材料相互作用的原理，激光頭加工大致可分為(wei) 兩(liang) 類:激光頭熱處理和光化學反應加工。激光頭熱處理(Laser thermal processing)是指利用投射到材料表麵的激光束產(chan) 生的熱效應來完成加工，包括激光焊接頭焊接、激光頭雕刻和激光頭切割、表麵改性、激光頭打標、激光頭鑽孔和微加工；光化學反應處理是指將激光束照射到物體(ti) 上，高密度激光高能光子用來啟動或控製光化學反應過程。包括光化學沉積、立體(ti) 平版印刷、激光雕刻蝕刻等。

激光頭加工利用光能聚焦在透鏡上，在焦點處獲得高能量密度，這是通過光熱效應加工的。激光頭加工不需要工具，加工速度快，表麵變形小，可以加工多種材料。激光束用於(yu) 對材料進行各種處理，例如衝(chong) 壓、切割、切割、焊接、熱處理等。一些亞(ya) 穩態物質在外部光子的激發下吸收光能，因此高能原子的數量大於(yu) 低能原子的數量——粒子的數量相反。如果有光束，光子能量等於(yu) 兩(liang) 者之差，然後產(chan) 生受激輻射並輸出大量光能。

與(yu) 其他加工技術相比，激光頭加工有其獨特的特點和優(you) 勢。其主要特點是:

1. 非接觸處理

激光屬於(yu) 非接觸加工，無刀具切削，切邊無機械應力，無刀具磨損和更換、拆裝問題，可縮短加工時間；激光焊接頭焊接不需要焊接和填充材料，還需要深熔焊接淨化。效果是焊縫雜質含量低，純度高。對於(yu) 高速焊接和高速切割，聚焦激光束具有每平方厘米106至1012瓦的高功率密度。利用光的慣性，它可以在高速焊接或切割過程中停止並快速啟動。

2. 加工材料的熱影響區很小

被激光束照射的物體(ti) 表麵是局部區域。盡管被處理部分的溫度高並且產(chan) 生的熱量大，但是處理期間的移動速度快，受熱量影響的麵積小，並且幾乎沒有未被照射的部分影響。在實際的熱處理、激光切割頭切割和激光焊接頭焊接過程中，工件基本上沒有變形。正是激光頭加工的這一特點成功地應用於(yu) 局部熱處理和管子焊接。

3. 靈活的處理

激光光束易於(yu) 聚焦、發散和定向，並且易於(yu) 獲得不同的光斑尺寸和功率以適應不同的加工要求。通過調整外部光路係統來調整光束的方向，它與(yu) 數控機床和機器人相連接，形成各種可以加工複雜工件的加工係統。激光頭加工不受電磁幹擾，可以在大氣中加工。

4. 微區處理是可能的

激光束不僅(jin) 可以聚焦，而且可以聚焦到波長級光斑，因此小的高能光斑可以用於(yu) 微區處理。

5.密封容器中的工件可以通過透明介質進行加工。

6.加工高硬度、高脆性和高熔點的金屬和非金屬材料。

焊接機器人激光加工原理

1.激光頭加工技術

它是一種切割、焊接、表麵處理、衝(chong) 壓、微機械加工等技術。材料(包括金屬和非金屬)是利用激光束和物質之間相互作用的特性製造的。激光加工作為(wei) 一種先進的製造技術，已經廣泛應用於(yu) 汽車、電子、電氣、航空航天、冶金、機械製造等工業(ye) 領域。提高產(chan) 品質量和勞動生產(chan) 率、自動化、無汙染和降低材料消耗越來越重要效果。

2.激光焊接機器人的激光頭加工

焊接機器人的激光頭加工是這樣一種加工方法，其中聚焦激光束被用作轟擊工件的熱源，並且金屬或非金屬工件被熔化以形成小孔、狹縫、接頭、覆層等。激光頭加工本質上是激光與(yu) 不透明材料相互作用的過程。微觀上，它是一個(ge) 量子過程，宏觀上被反射、吸收、加熱、熔化、蒸發，等等。在不同功率密度的激光束下，材料表麵積的各種變化包括表麵溫度升高、熔化、氣化、針孔形成和光誘導等離子體(ti) 產(chan) 生。

3.激光頭功率密度小於(yu) 數量級

當激光頭功率密度小於(yu) 一個(ge) 數量級時，金屬僅(jin) 吸收激光能量以提高材料的表麵溫度，但固相保持不變，主要用於(yu) 零件的表麵熱處理、相變硬化或釺焊。當激光頭功率密度在數量級時，發生熱傳(chuan) 導加熱，材料表層熔化，主要用於(yu) 金屬的表麵重熔、合金化、熔覆和熱傳(chuan) 導焊接(如薄板高速焊接和精密點焊)。

4.激光頭功率密度達到數量級

當激光頭功率密度達到一個(ge) 數量級時，材料表麵被激光束照射，激光熱源中心的加熱溫度達到金屬的沸點，形成等離子體(ti) 蒸汽並被強烈蒸發。在氣化膨脹壓力的作用下，液體(ti) 向下凹陷形成深孔，該孔熔化；同時，金屬蒸汽被激光束電離以產(chan) 生光致等離子體(ti) 。該平台主要用於(yu) 激光束的深光束激光焊接、激光切割和衝(chong) 壓。

5.激光束功率密度大於(yu) 數量級

當激光束的功率密度大於(yu) 數量級時，光致等離子體(ti) 將逆著激光束的入射方向傳(chuan) 播，形成等離子雲(yun) ，並且發生等離子體(ti) 對激光的屏蔽。該平台僅(jin) 適用於(yu) 脈衝(chong) 激光鑽孔。衝(chong) 擊硬化和其他處理。

激光頭技術人員使用高功率密度激光束照射工件，熔化和蒸發材料，用於(yu) 穿孔、激光切割和激光焊接等特殊加工。早期的激光頭加工由於(yu) 功率低，主要用於(yu) 小孔和微焊接。20世紀70年代，隨著高功率二氧化碳激光器、高重複率釔鋁石榴石激光器的出現，以及對激光加工機理和工藝的深入研究，激光頭加工技術取得了很大進展，其應用範圍也擴大了。幾千瓦的激光加工設備相互競爭(zheng) ，並與(yu) 光電跟蹤、計算機數字控製、工業(ye) 焊接機器人等技術相結合，大大提高了激光頭加工的自動化水平和功能。

激光頭加工設備由四個(ge) 主要部件組成，即激光器、光學係統、機械係統、控製和檢查係統。來自激光器的高強度激光束通過透鏡聚焦在工件上，焦點處的功率密度高達10，000攝氏度。任何物質都會(hui) 立即熔化和蒸發。激光頭加工利用光能的熱效應來激光焊接、衝(chong) 壓和激光切割材料。通常用於(yu) 加工的激光器主要是釔鋁石榴石固體(ti) 激光器和二氧化碳氣體(ti) 激光器。CO2激光器結構簡單，輸出功率範圍大，能量轉換效率高，可廣泛應用於(yu) 材料的激光頭加工。