激光切割

激光切割是利用激光束聚焦形成高功率密度的光斑照射工件,材料吸收光能,溫度急劇升高,將材料快速加熱至熔化或氣化溫度,再用噴射氣體(ti) 吹化,以此分割材料。在這一過程中,當激光照射工件表麵時,一部分光被工件吸收,另一部分光被工件反射。吸收部分轉化為(wei) 熱能,使工件表麵溫度急劇升高,材料熔化或氣化,同時,產(chan) 生黑洞效應,使材料對光的吸收率提高,迅速加熱熔化或氣化切割區材料。此時吹氧可以助燃,並提供大量的熱能,使切割速度提高等。切割宜用連續輸出激光器。特點:激光可切割特硬、特脆及特軟材料、高熔點的難加工材料;切縫寬度很窄; 切割表麵光潔; 切割表麵熱影響層淺,表麵應力小; 切割速度快,熱影響區小; 無機械變形、無刀具磨損,容易實現自動化生產(chan)

激光焊接

激光焊接是把激光聚焦成很細的高能量密度光束照射到工件上,使工件受熱熔化,然後冷卻使工件得到焊接。激光焊結熔深大,速度快,效率高; 激光焊燒區窄,熱影響區很小,工件變形也很小,同時,焊縫小,可實現精密焊接; 焊接結構均勻,品粒很小,氣孔少,夾雜缺陷少,在機械性能、抗蝕性能和電磁學性能上優(you) 於(yu) 常規焊接方法。

激光熱處理

激光熱處理是利用高功率密度的激光束對金屬進行表麵處理的方法。如當把金

屬表麵加熱到僅(jin) 低於(yu) 熔點的臨(lin) 界轉變溫度時,其表麵迅速奧氏體(ti) 化,然後急速自冷淬火,金屬表麵迅速被強化,即激光相變硬化(激光淬火)。激光表麵熱處理技術包括激光相變硬化技術、激光塗覆技術、激光合金化技術、激光衝(chong) 擊強化技術等,這些技術對改變材料的機械性能、耐熱性和耐腐蝕性等有重要作用

(一)鑽孔
早期激光鑽孔采用定點衝(chong) 擊法：即在一個(ge) 位置上用脈衝(chong) 激光束不停地加工，直至孔通。這種加工方法，使加工的孔深和孔徑均受到限製。

高重複頻率YAG激光器進入實用階段後，出現了旋切鑽孔法(Trepanning)，即用專(zhuan) 用光學旋轉頭或數控自動生成圓軌跡進行激光套料加工。這不僅(jin) 消除了孔徑限製，且由於(yu) 有輔助吹氣，加工區呈半敞開式，熔融物易排出，故孔表麵質量好。

對於(yu) 分布有大量相同規格小孔的零件，特別是回轉體(ti) ，當前又發展了飛行打孔法(Drilling on the fly)，即激光對一個(ge) 孔位加工一個(ge) 脈衝(chong) 後，不管孔是否打通，工件都利用光脈衝(chong) 間隙快速運動(移動或轉動)到下一個(ge) 孔位，如此進行多次循環對同一位置多次衝(chong) 擊，直至完成所有孔的加工。其優(you) 點是激光脈衝(chong) 間隙的時間被用作零件孔的位移，可大大提高加工速度。鑽孔速度目前為(wei) 每秒數10孔，預計可達每秒500孔(亞(ya) 毫米孔徑)。技術的關(guan) 鍵在於(yu) 激光到達，工件必需運動到位，這對非均布孔來說有很大難度。用CNC閉環控製係統控製，當孔加工速率更高時，為(wei) 保證圓的孔形，在激光作用時間內(nei) ，激光束必須與(yu) 零件同步運動。 激光飛行打孔在航空零件加工中已得到了應用，環形燃燒室的冷卻孔加工是典型的應用實例。此外，高速飛機的機翼和發動機進氣道的前沿，氣流極易與(yu) 翼表麵分離，形成紊流增大而氣動力損失，為(wei) 此，設計了有吸氣功能的層流翼(短艙)套，其表麵是由1mm厚的鈦合金板製成，上麵分布了1200萬(wan) 至10億(yi) 個(ge) 錐孔，外表麵孔徑0.06mm，內(nei) 表麵孔徑為(wei) 0.1mm，孔間距為(wei) 0.3～1mm，層流翼套的小孔也是用飛行打孔法完成的。

對於(yu) 微米量級孔徑的篩孔，用準分子激光或調Q的YAG激光快速掃描加工(每秒可加工數千孔)可得到滿意的結果。

(二)切割
激光切割近期仍以CO 2 激光為(wei) 主，隨著器件功率的加大，切割深度和速度都有大幅度提高。為(wei) 提高加工質量，采用高壓吹氣(壓力達1.6～2.0MPa)，用 3.4kW的功率的CO 2 激光可切割5～6mm厚度的鋁板，切口光滑，正、背麵不留熔渣。 值得提出的是采用兩(liang) 束激光複合切割材料，能取得更低的能耗。圖1是兩(liang) 種激光複合切割的實驗裝置示意圖。試驗表明，用CO(270W)激光與(yu) KrF(30W)激光複合切割，比單用一束CO(300W)激光切割碳鋼可提高速度30%，切割厚度可增加40%以上。