激光技術在木材工業(yè)中的應用

1、激光技術在木材工業(yè)中的應用摘要：本次畢業(yè)設計的內容主要是進行激光切割與雕刻技術在木材加工中的應用與實驗研究，通過實驗得出激光切割不同種類的木質材料的最佳的加工條件和加工工藝參數；其次是分析研究激光檢測技術在木材加工裝備中的應用，收集相關的數據資料了解激光檢測技術的原理及其目前在木材加工企業(yè)中的應用情況，分析激光檢測技術的優(yōu)缺點并提出自己的建議。關鍵詞：激光切割；激光檢測；激光掃描the application of laser technology in wood industryabstract: the graduation design is the main content of th

2、e laser cutting and sculpture technology in wood processing the application and experimental research, through experiment laser cutting different kinds of woodiness material processing conditions and the best of the processing parameters; next is the analysis study laser detection technology in the

3、application of wood processing equipment, collect the relevant data about the principle of laser detection technology and is currently in the application of wood processing enterprise, analyzes the advantages and disadvantages of laser detection technology and put forward its own proposals. keywords

4、: laser cutting; laser detection; laser scanning 1前言激光技術是60年代初發(fā)展起來的影響了人類生活方方面面的一門新興科學,由于激光具有強度高、單色性好、相干性好和方向性好等特點,在先進制造技術領域得到了廣泛的應用,大大推動了制造業(yè)的進步。目前在制造業(yè)中廣泛應用了激光層析成像、激光無損檢測技術和激光振動測量。激光快速成型技術、激光焊接技術、激光切割技術、激光打孔技術、激光標記技術、激光熱處理技術和激光內腔加工技術,對提高產品質量、提高勞動生產率、減少材料利用率有重要意義,也為實現自動化、無污染制造提供了技術基礎。作為20世紀科學技術發(fā)展的主要標志

5、和現代信息社會光電子技術的支柱之一，激光技術和激光產業(yè)的發(fā)展受到世界先進國家的高度重視。激光加工是國外激光應用中最大的項目，也是對傳統產業(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激光器實現對各種材料的切割、焊接、打孔、刻劃和熱處理等。據19971998年的最新激光市場評述和預測，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)療應用3億美元，研究領域1.5億美元。1998年總收入預計增長19，可達到38.2億美元。其中占第一位的材料加工預計超過10億美元，醫(yī)用激光器是國外第二大應用。 激光加工應用領域中，

6、co2激光器以切割和焊接應用最廣，分別占到70和20，表面處理則不到10。而yag激光器的應用是以焊接、標記（50）和切割（15）為主。在美國和歐洲co2激光器占到了7080。我國激光加工中以切割為主的占10，其中98以上的co2激光器，功率在1.5kw2kw范圍內，而以熱處理為主的約占15，大多數是進行激光處理汽車發(fā)動機的汽缸套。這項技術的經濟性和社會效益都很高，故有很大的市場前景。近年來，激光在木材加工中日益得到廣泛應用。在木材工業(yè)中并不一定需要大功率激光裝置，而且由于木材相對激光源具有非常好的加工性，所以隨著工廠自動化要求的提高，木材工業(yè)被認為是最容易應用激光技術的領域之一。前人已經做過

7、有關激光技術在木材切割中的應用，激光技術在木材無損檢測中的應用，木質材料雕刻技術等方面的研究，已有人通過實驗得出較好的加工條件和加工工藝參數并且已經應用到實際的生產中。但在國內木材加工實際的生產過程中，激光技術并沒有得到很好的推廣，僅有少量大型的企業(yè)應用了激光技術，就目前而言應用最多的是激光切割技術和激光檢測技術，加大對激光技術的應用研究，對于提高整個木材加工行業(yè)的自動化和機械化水平，提高木材的利用率和和勞動生產率有重大意義。2 激光技術在木材加工技術和裝備中的應用2.1激光切割與雕刻技術在木材加工中的應用激光切割與激光雕刻技術是激光技術中應用最多的，廣泛應用于航空、冶金、汽車工業(yè)、醫(yī)療、非金

8、屬工業(yè)加工等領域。在木材工業(yè)領域中，激光切割與激光雕刻主要應用在木材的切割、高檔家具的加工和圖案雕刻等方面。近年來，有關激光切割與激光雕刻的研究你較多，主要是對激光切割的最佳工藝條件的研究，對激光切割優(yōu)越性的分析等。本次畢業(yè)設計主要通過收集相關的文獻資料，了解激光切割與雕刻技術的加工原理，了解一些目前企業(yè)中常用的一些激光切割與激光雕刻的設備，了解其加工參數、加工特性、加工特點，另外就是收集目前國內外的激光切割和激光雕刻技術的應用范圍，特別是在木材工業(yè)中的應用情況。2.2激光無損檢測技術在木材加工裝備中的應用無損檢測，又稱非破壞性檢測，是利用材料的不同物理力學或化學性質在不破壞目標物體內部及外觀

9、結構與特性的前提下，對目標物體相關特性（如形狀、位移、應力、光學特性、流體性質、力學性質等）進行測試與檢驗，尤其是對各種缺陷的測量。無損檢測的最大特點是既不破壞材料的原有特性，而且能在短時間內獲得期望的結果，以便操作人員迅速作出判斷，有利于連續(xù)生產和提高生產效率，有利于作出正確的決策。木材無損檢測技術經過50多年的發(fā)展，已取得很大的成就，在木材分等、木材水分測定、干燥控制、溫濕度測定、強度與彈性模量、木材缺陷的檢測等方面得到了廣泛的應用。目前最新的激光無損檢測主要有激光全息、激光散斑、激光超聲等無損檢測新技術，這些技術由于其在無損檢測方面具有獨特能力而無可爭議地成為無損檢測領域的新成員。它們應

10、用于木材的無損檢測也將是木材無損檢測技術的發(fā)展方向。2.3 激光掃描技術在原木端面輪廓掃描中的應用在人造板生產中對原木進行旋切時需要先進行定心，傳統的定心方法主要靠人的經驗或光學成像的知識，對原木的利用率不高，并且對一些比較彎曲的原木更不易確定圓心，通過激光掃描木段的端面，然后在計算機上模擬出木段端面的形狀。在一些大型的人造板企業(yè)中已經使用了激光掃描進行木段定心，大大提高了木材的利用率，也提高了木材加工設備的自動化水平。3國內外激光技術的發(fā)展趨勢和存在的問題激光是本世紀的重大發(fā)明之一，具有巨大的技術潛力，經過幾十年的發(fā)展，激光技術已經廣泛應用到各行各業(yè)，成為現代工業(yè)不可或缺的技術手段。展望激光

11、技術的發(fā)展前景，應該有以下三個趨勢：一是：激光器技術開發(fā)向高功率、高光束質量、高可靠性、高智能化和低成本方向發(fā)展。 二是：激光器研究向固態(tài)方向發(fā)展，半導體激光器和光纖激光器成為激光器發(fā)展方向的代表。三是：激光技術與其他學科結合，不斷拓展新興應用領域，比如激光化學、激光醫(yī)療等，特別是精密和微細加工領域的應用是激光加工的重點應用方向，在高度精密加工的場合得到進一步推廣和應用，如電子、半導體、通訊、光存儲、醫(yī)療儀器、微機械制造、生物、環(huán)境等行業(yè)。然而，激光技術的發(fā)展也存在一些問題。大型的激光設備價格昂貴，維護成本也較高，對操作工人的要求很高，因此激光加工設備很少有中小企業(yè)使用，到目前為止國內僅有少數

12、的大型企業(yè)在使用，如何降低激光設備的成本，成為未來激光技術進一步推廣使用的巨大障礙。4 激光技術在木材加工領域進一步應用的探討 由于激光技術的特點，其在木材工業(yè)中得到越來越廣泛的應用，目前激光切割和激光雕刻已經在許多木材加工企業(yè)得到利用。在未來的發(fā)展過程中，激光技術一定會在更多的木材行業(yè)得到應用，就目前而言，激光技術已經在高檔家具的雕刻裝飾、復雜形狀的裝飾品、特殊木材激光熱處理等方面有更多的應用。文獻資料:1 n.naderl,preliminary investigations of ultrafast intense laser woodprocessingj. forest produc

13、ts journal,1999,9：72-762 yuko fujiwara,yoshihisa fujii,shogo okumura.robust gaussian filter and three -dimensional parameter to evaluate wood surfaceroughness as related to tactile roughness.proceedings of the 16th internationalwood machininseminar,2003;356-360. 3 閆正航，秦衛(wèi)陽，任興民等, 激光在無損檢測中的應用與發(fā)展, 機械科學與技術，2000（9）4 孫玲芳，嚴椿綬，激光技術在木材切割中的應用，林業(yè)機械與木工設備，2005（5）:11-155 趙靜，錢樺，張厚江，黃晨，激光雕刻木材工藝參數的研究，2006（6）:15-176 王炳云. 激光切削在木材加工中的應用j. 林業(yè)科技開發(fā)，1994，1：25-27.7 曹平祥. 木材激光切割及其影響因素c，第一屆木工機床科技論文報告會征文，1995：1-3.8 張厚江，錢樺，王磊，