2樓
目 錄
一、激光加工的起源和原理-------------------------------------------------------5
二、激光加工的特點(diǎn)---------------------------------------------------------------5
三、激光加工的應(yīng)用---------------------------------------------------------------6
四、激光的發(fā)展趨勢(shì)---------------------------------------------------------------7
五、結(jié)論-----------------------------------------------------------------------------8
六、致謝-----------------------------------------------------------------------------9
現(xiàn)代制造技術(shù)特種加工
---激光加工
1、激光加工的起源和原理
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)需求的多樣化，產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，更新?lián)Q代的周期也越來(lái)越短。為此，要求不但能根據(jù)市場(chǎng)的要求盡快設(shè)計(jì)出新產(chǎn)品，而且能在盡可能短的時(shí)間內(nèi)制造出原型，從而進(jìn)行性能測(cè)試和修改，最終形成定型產(chǎn)品。而在傳統(tǒng)制造系統(tǒng)中，需要大量的模具設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試等工作，成本高，周期長(zhǎng)，已不能適應(yīng)日新月異的市場(chǎng)變化。為了提高研發(fā)和生產(chǎn)速度，快速而精確地制作出高質(zhì)量、低成本的模具和產(chǎn)品，能對(duì)市場(chǎng)變化做出敏捷響應(yīng)，人們作了大量的研究和探索工作。隨著工業(yè)激光器價(jià)格的不斷下降和工業(yè)激光加工技術(shù)的日益成熟，給模具制造和產(chǎn)品生產(chǎn)工藝帶來(lái)了重大變革
激光加工是將激光束照射到工件的表面，以激光的高能量來(lái)切除、熔化材料以及改變物體表面性能。由于激光加工是無(wú)接觸式加工，工具不會(huì)與工件的表面直接磨察產(chǎn)生阻力，所以激光加工的速度極快、加工對(duì)象受熱影響的范圍較小而且不會(huì)產(chǎn)生噪音。由于激光束的能量和光束的移動(dòng)速度均可調(diào)節(jié)，因此激光加工可應(yīng)用到不同層面和范圍上。
2、激光加工的特點(diǎn)
激光具有的寶貴特性決定了激光在加工領(lǐng)域存在的優(yōu)勢(shì)：
2.1由于它是無(wú)接觸加工，并且高能量激光束的能量及其移動(dòng)速度均可調(diào)，因此可以實(shí)現(xiàn)多種加工的目的。
2.2它可以對(duì)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(diǎn)的材料。
2.3激光加工過程中無(wú)“刀具”磨損，無(wú)“切削力”作用于工件。
2.4激光加工過程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對(duì)非激光照射部位沒有影響或影響極小。因此，其熱影響區(qū)小，工件熱變形小，后續(xù)加工量小。
2.5它可以通過透明介質(zhì)對(duì)密閉容器內(nèi)的工件進(jìn)行各種加工。
2.6由于激光束易于導(dǎo)向、聚集實(shí)現(xiàn)作各方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合，對(duì)復(fù)雜工件進(jìn)行加工，因此是一種極為靈活的加工方法。
2.7使用激光加工，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量可靠，經(jīng)濟(jì)效益好。
3、激光加工的應(yīng)用
激光加工是利用光的能量經(jīng)過透鏡聚焦后在焦點(diǎn)上達(dá)到很高的能量密度，靠光熱效應(yīng)來(lái)加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面變形小，可加工各種材料。用激光束對(duì)材料進(jìn)行各種加工，如打孔、切割、焊接、熱處理等。 某些具有亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的物質(zhì)，在外來(lái)光子的激發(fā)下會(huì)吸收光能，使處于高能級(jí)原子的數(shù)目大于低能級(jí)原子的數(shù)目——粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，若有一束光照射，光子的能量等于這兩個(gè)能相對(duì)應(yīng)的差，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生受激輻射，輸出大量的光能。激光加工的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：
3.1、激光打孔
采用脈沖激光器可進(jìn)行打孔,脈沖寬度為0.1～1毫秒,特別適于打微孔和異形孔,孔徑約為0.005～1毫米。激光打孔已廣泛用于鐘表和儀表的寶石軸承、金剛石拉絲模、化纖噴絲頭等工件的加工。
3.2、激光切割、劃片與刻字
在造船、汽車制造等工業(yè)中,常使用百瓦至萬(wàn)瓦級(jí)的連續(xù)CO2激光器對(duì)大工件進(jìn)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(duì)小工件的切割常用中、小功率固體激光器或CO2激光器。在微電子學(xué)中，常用激光切劃硅片或切窄縫，速度快、熱影響區(qū)小。用激光可對(duì)流水線上的工件刻字或打標(biāo)記，并不影響流水線的速度，刻劃出的字符可永久保持（圖1）。
圖1激光刻字
3.3、激光微調(diào)
采用中、小功率激光器除去電子元器件上的部分材料，以達(dá)到改變電參數(shù)（如電阻值、電容量和諧振頻率等）的目的。激光微調(diào)精度高、速度快，適于大規(guī)模生產(chǎn)。利用類似原理可以修復(fù)有缺陷的集成電路的掩模，修補(bǔ)集成電路存儲(chǔ)器以提高成品率，還可以對(duì)陀螺進(jìn)行精確的動(dòng)平衡調(diào)節(jié)。
3.4、激光熱處理
用激光照射材料，選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)和控制照射時(shí)間、功率密度，可使材料表面熔化和再結(jié)晶，達(dá)到淬火或退火的目的。激光熱處理的優(yōu)點(diǎn)是可以控制熱處理的深度，可以選擇和控制熱處理部位，工件變形小,可處理形狀復(fù)雜的零件和部件,可對(duì)盲孔和深孔的內(nèi)壁進(jìn)行處理。例如，氣缸活塞經(jīng)激光熱處理后可延長(zhǎng)壽命；用激光熱處理可恢復(fù)離子轟擊所引起損傷的硅材料。
激光加工的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，如用激光制造大規(guī)模集成電路，不用抗蝕劑，工序簡(jiǎn)單,并能進(jìn)行0.5微米以下圖案的高精度蝕刻加工，從而大大增加集成度。此外，激光蒸發(fā)、激光區(qū)域熔化和激光沉積等新工藝也在發(fā)展中。
3.5、激光焊接
激光焊接強(qiáng)度高、熱變形小、密封性好，可以焊接尺寸和性質(zhì)懸殊，以及熔點(diǎn)很高(如陶瓷)和易氧化的材料。激光焊接的心臟起搏器，其密封性好、壽命長(zhǎng)，而且體積小。
4、激光的發(fā)展趨勢(shì)
激光加工用于再制造業(yè)和應(yīng)用于其他制造業(yè)一樣，有其不可替代的優(yōu)點(diǎn)，并優(yōu)于其它加工技術(shù)。激光加工用于再制造業(yè)是由相變硬化發(fā)展到激光表面合金化和激光熔覆，由激光合金涂層發(fā)展到復(fù)合涂層及陶瓷涂層，從而使得激光表面加工技術(shù)成為再制造的一項(xiàng)重要手段。它主要是采用5KW~10KWCO2高功率激光器及其系統(tǒng)。 與國(guó)際上激光加工系統(tǒng)相比，我國(guó)的激光加工系統(tǒng)差距甚大，僅占全球銷售額的4%左右。主要表現(xiàn)為：高檔激光加工系統(tǒng)很少，甚至沒有；主力激光器不過關(guān)；微細(xì)激光加工裝備缺口較大；而這些領(lǐng)域我國(guó)的生產(chǎn) 加工企業(yè)正在積蓄力量穩(wěn)步進(jìn)入，國(guó)內(nèi)應(yīng)用市場(chǎng)有很大發(fā)展空間。預(yù)測(cè)今后2-3年內(nèi)，我國(guó)激光加工銷售額將會(huì)由2008年的35億人民幣上升翻一倍，也就是說會(huì)達(dá)到70億元產(chǎn)值。 國(guó)內(nèi)各類制造業(yè)接受了激光加工技術(shù)，它可使他們的產(chǎn)品增加技術(shù)含量，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，為適應(yīng)21世紀(jì)高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、滿足宏觀與微觀制造的需要，研究和開發(fā)高性能光源勢(shì)在必行。目前正在積極研制超紫外、超短脈沖、超大功率、高光束質(zhì)量等特征的激光，尤其是能適應(yīng)微制造技術(shù)要求的激光光源更是倍受關(guān)注，并已形成國(guó)際性競(jìng)爭(zhēng)。
5結(jié)論
本文對(duì)激光加工的原理、起源、應(yīng)用、發(fā)展趨勢(shì)等做了詳細(xì)的介紹，并結(jié)合激光加工等常見的問題作出分析，對(duì)激光加工工藝的理解有一定的幫助。
參考文獻(xiàn)
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[5]劉振輝，楊嘉楷.特種加工[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1991.
知識(shí)庫(kù)標(biāo)簽：
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