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激光加工技術(shù)摘要：作為20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主要標(biāo)志和現(xiàn)代信息社會光電子技術(shù)的支柱之一，激光技術(shù)和激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到世界先進國家的高度重視。本文論述了激光加工技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展趨勢，以及它的加工原理、特點及其應(yīng)用。關(guān)鍵詞：激光技術(shù) 特點 應(yīng)用一、前言 激光技術(shù)是20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來的一門新興科學(xué)，在材料加工方面，已逐步形成一種嶄新的加工方法激光加工（Lasser Beam Machining 簡稱LBM）。由于激光加工不需要加工工具、而且加工速度快、表面變形小，可以加工各種材料，已經(jīng)在生產(chǎn)實踐中愈來愈多地顯示了它的優(yōu)越性，所以很受人們重視。激光技術(shù)在我國經(jīng)過30多年的發(fā)展，取得了上千項科技成果，許多已用于生產(chǎn)實踐，激光加工設(shè)備產(chǎn)量平均每年以20的速度增長，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造、提高產(chǎn)品質(zhì)量解決了許多問題，如激光毛化纖技術(shù)正在寶鋼、本鋼等大型鋼廠推廣，將改變我國汽車覆蓋件的鋼板完全依賴進口的狀態(tài)，激光標(biāo)記機與激光焊接機的質(zhì)量、功能、價格符合國內(nèi)目前市場的需求，市場占有率達90以上。二、激光技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 激光加工是國外激光應(yīng)用中最大的項目，也是對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造的重要手段，主要是kW級到10kW級CO2激光器和百瓦到千瓦級YAG激光器實現(xiàn)對各種材料的切割、焊接、打孔、刻劃和熱處理等。據(jù)19971998年的最新激光市場評述和預(yù)測，1997年全世界總激光器市場銷售額達32.2億美元，比1996年增長14，其中材料加工為 8.29億美元，醫(yī)療應(yīng)用3億美元，研究領(lǐng)域1.5億美元。1998年總收入預(yù)計增長19，可達到38.2億美元。其中占第一位的材料加工預(yù)計超過10 億美元，醫(yī)用激光器是國外第二大應(yīng)用。 我國科研成果轉(zhuǎn)化為商品的能力差，許多有市場前景的成果停留在實驗室的樣機階段；激光加工系統(tǒng)的核心部件激光器的品種少、技術(shù)落后、可靠性差。國外不僅二級管泵浦的全固態(tài)激光器已用于生產(chǎn)過程中，而且二級管激光器也被應(yīng)用，而我國二極管泵浦的全固態(tài)激光器還處在剛開始研究開發(fā)階段。對加工技術(shù)的研究少，尤其對精細加工技術(shù)的研究更為薄弱，對紫外波激光進行加工的研究進行的極少。激光加工設(shè)備的可靠性、安全性、可維修性、配套性較差，難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。而歐美及日本主要的大型船廠已大量采用激光加工技術(shù)。目前美國、歐洲等地區(qū)正在進行大功率光纖激光工業(yè)加工設(shè)備的開發(fā) , 正在開發(fā)的有 2KW 、 6KW 輸出的工業(yè)級光纖激光器的加工設(shè)備的二次開發(fā)。我國已開發(fā)出了中小功率系列工業(yè)光纖激光設(shè)備 , 但大功率光纖激光器工業(yè)加工應(yīng)用尚是空白 , 在我國造船工業(yè)中幾乎還沒有使用激光加工技術(shù)。針對存在的問題，“十五”的主要工作是促進激光加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，保持激光器年產(chǎn)值20的平均增長率，實現(xiàn)年產(chǎn)值200億元以上；在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中普及和推廣加工技術(shù)，重點完成電子、汽車、鋼鐵、石油、造船、航空等傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用激光技術(shù)進行改造的示范工程；為信息、材料、生物、能源、空間、海洋等六大高科技領(lǐng)域提供嶄新的激光設(shè)備和儀器。 主要研究內(nèi)容 （1）激光加工用大功率CO2和固體激光器及準(zhǔn)分子激光器的引進機型研究，提高國產(chǎn)機水平；同時開發(fā)和研制專用配套的激光加工機床，提高激光器產(chǎn)品在生產(chǎn)線上穩(wěn)定運行的周期，力爭在國內(nèi)建立較全面的加工用激光器的生產(chǎn)基地。（2）建立激光加工設(shè)備參數(shù)的檢測手段，并進行方法研究。（3）激光切割技術(shù)研究。（4）激光焊接技術(shù)研究。（5）激光表面處理技術(shù)研究。（6）激光加工光束質(zhì)量及加工外圍裝置研究。（7）擇優(yōu)支持23個國家級加工技術(shù)研究中心，開展激光加工工藝技術(shù)研究，重點是材料表面改性和熱處理方面的研究和推廣應(yīng)用；開展激光快速成形技術(shù)的應(yīng)用研究，拓寬激光應(yīng)用領(lǐng)域。三、激光加工的原理和特點1激光特性激光也是一種光，它具有一般光的共性（如光的反射、折射、繞射以及光的干涉等），也有它的特性。普通光源的發(fā)光是以自發(fā)輻射為主，基本上是無次序地、相互獨立地產(chǎn)生光發(fā)射的，發(fā)出的光波無論方向、位相或者偏振狀態(tài)都是不同的。而激光則不同，它的光發(fā)射是以受激輻射為主，因而發(fā)光物質(zhì)中基本上是有組織地、相互關(guān)聯(lián)地產(chǎn)生光發(fā)射的，發(fā)出的光波具有相同的頻率、方向、偏振狀態(tài)和嚴(yán)格的位相關(guān)系。正式這個質(zhì)的區(qū)別才導(dǎo)致激光具有強度高、單色性好、相干性好和方向性好。2加工原理和特點1）聚集后，光能轉(zhuǎn)化為熱能，幾乎可以熔化、氣化任何材料。例如耐熱合金、陶瓷、石英、金剛石等硬脆材料都能加工。2）激光光斑大小可以聚集到微米級，輸出功率可以調(diào)節(jié)，因此可用以精密微細加工。3）加工所用工具是激光束，是非接觸加工，所以沒有明顯的機械力，沒有工具損耗問題。加工速度快、熱影響區(qū)小，容易實現(xiàn)加工過程自動化。還能通過透明體進行加工，如對真空管內(nèi)部進行焊接加工等。4）和電子束加工等比較起來，激光加工裝置比較簡單，不要求復(fù)雜的抽真空裝置。5）激光加工是一種瞬時、局部熔化、氣化的熱加工，影響因素很多，因此，精微加工時，精度，尤其是重復(fù)精度和表面粗糙度不易保證，必須進行反復(fù)試驗，尋找合理的參數(shù)，才能達到一定的加工要求。由于光的反射作用，對于表面光澤或透明材料的加工，必須預(yù)先進行色化或打毛處理，使更多的光能被吸收后轉(zhuǎn)化為熱能用于加工。6）加工中產(chǎn)生的金屬氣體及火星等飛濺物，要注意通風(fēng)抽走，操作者應(yīng)戴防護眼鏡。四、激光技術(shù)的應(yīng)用激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料(包括金屬與非金屬)進行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及做為光源，識別物體等的一門技術(shù)，傳統(tǒng)應(yīng)用最大的領(lǐng)域為激光加工技術(shù)。激光技術(shù)是涉及到光、機、電、材料及檢測等多門學(xué)科的一門綜合技術(shù)，傳統(tǒng)上看，它的研究范圍一般可分為：1.激光加工系統(tǒng)。包括激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、加工機床、控制系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)。2.激光加工工藝。包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標(biāo)、劃線、微調(diào)等各種加工工藝。激光焊接：汽車車身厚薄板、汽車零件、鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接污染和變形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。激光切割：汽車行業(yè)、計算機、電氣機殼、木刀模業(yè)、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機件用銅板、一些金屬網(wǎng)板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的鈦合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。激光打標(biāo)：在各種材料和幾乎所有行業(yè)均得到廣泛應(yīng)用，目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。激光打孔：激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光打孔的迅速發(fā)展，主要體現(xiàn)在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。國內(nèi)目前比較成熟的激光打孔的應(yīng)用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機葉片、多層印刷線路板等行業(yè)的生產(chǎn)中。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主，也有一些準(zhǔn)分子激光器、同位素激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。激光熱處理：在汽車工業(yè)中應(yīng)用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理，同時在航空航天、機床行業(yè)和其它機械行業(yè)也應(yīng)用廣泛。我國的激光熱處理應(yīng)用遠比國外廣泛得多。目前使用的激光器多以YAG激光器，CO2激光器為主。激光快速成型：將激光加工技術(shù)和計算機數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合而形成。多用于模具和模型行業(yè)。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主。激光涂敷：在航空航天、模具及機電行業(yè)應(yīng)用廣泛。目前使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器為主。五、結(jié)束語21世紀(jì)的激光技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將支撐并推進高速、寬帶、海量的光通信以及網(wǎng)絡(luò)通信，并將引發(fā)一場照明技術(shù)革命，小巧、可靠、壽命長、節(jié)能半導(dǎo)體(LED)將主導(dǎo)市場，此外將推出品種繁多的光電子消費類產(chǎn)品 (如VCD、D VD、數(shù)碼相機、新型彩電、掌上電腦電子產(chǎn)品、智能手機、手持音響播放設(shè)備、攝影、投影和成像、辦公自動化光電設(shè)備如激光打印、傳真和復(fù)印等)以及新型的信息顯示技術(shù)產(chǎn)品(如CRT、LCD及PDP、 FED、OEL平板顯示器等 )并進入人們的日常生活中。激光產(chǎn)品已成為現(xiàn)代武器的眼睛和神經(jīng)，光電子軍事裝備將改變21世紀(jì)戰(zhàn)爭的格局。參考文獻1 劉晉春，