現(xiàn)代加工技術(shù)第6章激光加工精課件

1、6.激光加工looloocqPage 1第6章 激光加工6.1.激光加工原理和特點(diǎn)1激光加工原理i強(qiáng)度高；激光的基本特征I利用光能經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后達(dá)到很高的能量密度，依靠光熱效應(yīng)來(lái)加工各種材料。ii單色性好；iii方向性好；looloocq2第6章 激光加工6.1.激光加工原理和特點(diǎn)1激光加工原理i多數(shù)金屬在光學(xué)波段上有較高的反射率；光的吸收及能量的傳輸II激光器工件工作臺(tái)光闌反射鏡聚焦鏡電源ii反射率隨表面粗糙度的降低而增大；iii多數(shù)金屬的反射率隨波長(zhǎng)的增加而增加；looloocq3第6章 激光加工6.1.激光加工原理和特點(diǎn)1激光加工原理i激光束在很薄的金屬表面層被吸收，使自由電子的熱運(yùn)動(dòng)增

2、加，并在與晶格碰撞的短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化為晶格的熱振動(dòng)能，引起材料升溫；材料的無(wú)損加熱和破壞IIIii對(duì)于非金屬材料，光能直接被材料的晶格吸收而使熱振蕩加??；iii在足夠功率密度的照射下，材料表面達(dá)到熔化和氣化溫度而破壞；iv在多個(gè)脈沖激光作用下材料一般是以蒸汽和熔融狀形式被去除的；looloocq4第6章 激光加工6.1.激光加工原理和特點(diǎn)1激光加工原理i加工材料范圍廣，適用于加工各種金屬材料和非金屬材料，特別適用于加工高熔點(diǎn)材料，耐熱合金及陶瓷、寶石、金剛石等硬脆材料；激光加工特點(diǎn)IVii加工性能好，工件可離開(kāi)加工機(jī)進(jìn)行加工，可透過(guò)透明材料加工，可在其他加工方法不易達(dá)到的狹小空間進(jìn)行加工；iii非

3、接觸加工方式，熱變形小，加工精度較高；iv加工速度快，效率高；looloocq5第6章 激光加工6.1.激光加工原理和特點(diǎn)1激光加工原理激光的產(chǎn)生VIi具有亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，在一定能量的激發(fā)下，出現(xiàn)“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”；ii在粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)下，如果一束光子照射該物體，當(dāng)光子能量等于兩個(gè)能級(jí)的能量差時(shí)，受激輻射，輸出大量光能；較高能級(jí)（亞穩(wěn)態(tài)）的粒子數(shù)目大于基態(tài)的粒子數(shù)；looloocq8第6章 激光加工6.2.激光加工設(shè)備1激光器激光加工的重要設(shè)備，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽埽籰ooloocq9第6章 激光加工6.2.激光加工設(shè)備1激光器一般采用光激發(fā)，能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)多，光的激勵(lì)能量大部分轉(zhuǎn)化為熱能，效率低

4、；固體激光器IYAG （摻釹釔石榴石） 激光器使用較多；一般為脈沖工作方式，裝備冷卻系統(tǒng)；晶體缺陷和溫度引起的光學(xué)不均勻性，不易獲得單模輸出；looloocq10第6章 激光加工6.2.激光加工設(shè)備1激光器氣體激光器II一般只能產(chǎn)生連續(xù)激光；效率可達(dá)20%以上（工作能級(jí)壽命長(zhǎng)，有利于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的累積）；二氧化碳?xì)怏w激光器輸出的能量與放電管長(zhǎng)度成正比；looloocq11第6章 激光加工6.2.激光加工設(shè)備2激光器電源根據(jù)加工工藝要求提供激光器所需要的能量；包括電壓控制、儲(chǔ)能電容組、時(shí)間控制及觸發(fā)器等；3光學(xué)系統(tǒng)聚焦光束并觀察和調(diào)整焦點(diǎn)位置；包括顯微鏡瞄準(zhǔn)、激光束聚焦、投影顯示儀；4機(jī)械系統(tǒng)主要

5、包括床身、工作臺(tái)及機(jī)電控制系統(tǒng)；looloocq12第6章 激光加工6.4.激光加工工藝及應(yīng)用1激光打孔大多數(shù)激光加工機(jī)采用吸氣或吹氣方式，幫助排除蝕除產(chǎn)物；廣泛應(yīng)用于金剛石拉絲模、鐘表寶石軸承、陶瓷、玻璃等非金屬材料和硬質(zhì)合金、不銹鋼等金屬材料的小孔加工。超聲調(diào)制的激光打孔可以增加打孔深度，改善孔壁的粗糙度，提高激光打孔效果；looloocq13第6章 激光加工6.4.激光加工工藝及應(yīng)用2激光切割具有切縫窄、速度快、熱影響區(qū)小、省材料、成本低等優(yōu)點(diǎn)，并可以在任何方向上切割，包括內(nèi)尖角；可以切割鋼板、不銹鋼、鈦、鉭、鎳等金屬材料，以及布匹、木材、紙張、塑料等非金屬材料；一般采用高重復(fù)頻率的脈沖

6、激光器；切割金屬時(shí)，采用同軸吹氧工藝可以大大提高切割速度，改善表面粗糙度；切割易燃材料時(shí)，采用同軸吹保護(hù)氣體，防止燒焦和縮小切縫；looloocq14第6章 激光加工6.4.激光加工工藝及應(yīng)用3激光焊接激光焊接所需要的能量密度較低，只要將工件的加工區(qū)“燒熔”使其粘合在一起；脈沖輸出的紅寶石激光器和釹玻璃激光器適合于點(diǎn)焊，連續(xù)輸出的二氧化碳激光器和YAG激光器適合縫焊；焊接時(shí)間短，熱影響區(qū)小，被焊工件不易氧化； 激光焊接車(chē)身沒(méi)有焊渣，不需去除工件氧化膜；可實(shí)現(xiàn)不同材料之間的焊接；looloocq15第6章 激光加工6.4.激光加工工藝及應(yīng)用4激光熱處理熱處理過(guò)程：將激光掃射零件表面，其紅外光能量被零件表面吸收而迅速形成極高的溫度，使金屬產(chǎn)生相變甚至熔融。隨著光束離開(kāi)零件表面，零