现代加工技术第6章-激光加工.ppt

单击此处编辑母版标题样式,Page,*,第6章 激光加工,6.激光加工,looloocq,1,第6章 激光加工,6.1.激光加工原理和特点,1,激光加工原理,i,强度高；,激光的基本特征,I,利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度，依靠光热效应来加工各种材料。,ii,单色性好；,iii,方向性好；,2,第6章 激光加工,6.1.激光加工原理和特点,1,激光加工原理,i,多数金属在光学波段上有较高的反射率；,光的吸收及能量的传输,II,激光器,工件,工作台,光阑,反射镜,聚焦镜,电源,ii,反射率随表面粗糙度的降低而增大；,iii,多数金属的反射率随波长的增加而增加；,3,第6章 激光加工,6.1.激光加工原理和特点,1,激光加工原理,i,激光束在很薄的金属表面层被吸收，使自由电子的热运动增加，并在与晶格碰撞的短时间内转化为晶格的热振动能，引起材料升温；,材料的无损加热和破坏,III,ii,对于非金属材料，光能直接被材料的晶格吸收而使热振荡加剧；,iii,在足够功率密度的照射下，材料表面达到熔化和气化温度而破坏；,iv,在多个脉冲激光作用下材料一般是以蒸汽和熔融状形式被去除的；,4,第6章 激光加工,6.1.激光加工原理和特点,1,激光加工原理,激光加工特点,IV,v,可进行微细加工。激光聚焦后焦点直径理论上可小至1以下，实际上可实现0.01mm的小孔加工和窄缝切割；,vi,激光加工不仅可以进行打孔和切割，也可进行焊接、热处理等；,vii,激光加工可控性好，易于实现自动控制。加工设备昂贵；,6,第6章 激光加工,6.1.激光加工原理和特点,1,激光加工原理,激光加工的应用,V,i,打孔：金属或非金属材料；,ii,切断：各种金属、木材、布料、皮革、陶瓷等；,iii,划线：半导体、陶瓷；,iv,微调：膜电路的电阻微调；,v,调频：石英振子和音叉等；,vi,调动平衡：钟表摆轮、微型电动机、汽轮机；,vii,焊接；,viii,热处理：表面淬火等；,7,第6章 激光加工,6.1.激光加工原理和特点,1,激光加工原理,激光的产生,VI,i,具有亚稳态能级结构的物质，在一定能量的激发下，出现“粒子数反转”；,ii,在粒子数反转状态下，如果一束光子照射该物体，当光子能量等于两个能级的能量差时，受激辐射，输出大量光能；,较高能级（亚稳态）的粒子数目大于基态的粒子数；,8,第6章 激光加工,6.2.激光加工设备,1,激光器,一般采用光激发，能量转化环节多，光的激励能量大部分转化为热能，效率低；,固体激光器,I,YAG,（掺钕钇石榴石）,激光器使用较多；,一般为脉冲工作方式，装备冷却系统；,晶体缺陷和温度引起的光学不均匀性，不易获得单模输出；,10,第6章 激光加工,6.2.激光加工设备,1,激光器,气体激光器,II,一般只能产生连续激光；,效率可达20%以上（工作能级寿命长，有利于粒子数反转的累积）；,二氧化碳气体激光器输出的能量与放电管长度成正比；,11,第6章 激光加工,6.4.激光加工工艺及应用,1,激光打孔,大多数激光加工机采用吸气或吹气方式，帮助排除蚀除产物；,广泛应用于金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、陶瓷、玻璃等非金属材料和硬质合金、不锈钢等金属材料的小孔加工。,超声调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；,13,第6章 激光加工,6.4.激光加工工艺及应用,3,激光焊接,激光焊接所需要的能量密度较低，只要将工件的加工区“烧熔”使其粘合在一起；,脉冲输出的红宝石激光器和钕玻璃激光器适合于点焊，连续输出的二氧化碳激光器和,YAG,激光器适合缝焊；,焊接时间短，热影响区小，被焊工件不易氧化；,激光焊接车身,没有焊渣，不需去除工件氧化膜；,可实现不同材料之间的焊接；,15,第6章 激光加工,6.4.激光加工工艺及应用,4,激光热处理,热处理过程：将激光扫射零件表面，其红外光能量被零件表面吸收而迅速形成极高的温度，使金属产生相变甚至熔融。随着光束离开零件表面，零件表面的热量迅速向内部传递形成极高的冷却速度；,加热快，热影响区小，工件变形小；,可以对形状复杂的零件或局部进行热处理；,自淬火，不需冷却介质；,淬硬层薄，费用贵；,16,第6章 激光加工,