何謂激光加工。
激光加工是利用光的能量通過透鏡聚焦,在聚焦后達到很高的能量密度,并依靠光熱效應加工。它不需要刀具,加工速度快,表面變形小,可以加工多種材料。利用激光束對材料進行各種加工,如打孔、切割、劃片、焊接、熱處理等。有些物質具有亞穩(wěn)態(tài)的能級,在外來光子的激發(fā)下會吸收光能,使得處于高能級原子的數(shù)目大于低能級原子的數(shù)目--在有一束光照射時,光子的能量等于這兩種能量的差值時,就會產(chǎn)生受激輻射,輸出大量的光能。
激光器的優(yōu)點:
在全球激光產(chǎn)品的應用領域方面,材料加工業(yè)仍然是其主要應用市場,所占比例為35.2%;通訊產(chǎn)業(yè)排名第二,其所占比重為30.6%;另外,數(shù)據(jù)存儲產(chǎn)業(yè)占據(jù)第三位,占比重為12.6%。
激光加工技術與傳統(tǒng)加工技術相比,具有材料浪費少、規(guī)模生產(chǎn)中成本效應明顯、對加工對象適應性強等優(yōu)點。在歐洲,高檔汽車的車殼與底座、飛機機翼、航天器機體等特殊材料的焊接,基本采用激光技術。
激光器加工屬于非接觸加工,其能量和運動速度都是可調的,因此,激光加工屬于非接觸加工。適用于多種金屬、非金屬加工,尤其是能加工高硬度、高脆性和高熔點的材料。大型的激光加工柔性主要用于切割、表面處理、焊接、打標、打孔等。主要包括激光相變硬化、激光熔敷、激光表面合金化、激光表面熔凝等。
激光加工技術有如下獨特的優(yōu)勢:
①采用激光加工,生產(chǎn)效率高,質量可靠,經(jīng)濟效益好。
②通過透明介質,可對密閉容器內(nèi)的工件進行各種加工;在惡劣環(huán)境或他人難以接近的情況下,利用機器人進行激光加工。
③激光加工時無“刀”磨損,對工件無“切削力”作用。
④可加工多種金屬、非金屬,特別是能加工高硬度、高脆性和高熔點的材料。
⑤光束易于導向,可調焦實現(xiàn)作各方向變換,極易與數(shù)控系統(tǒng)配合,加工復雜工件,因而是一種極其靈活的加工方法。
⑥非接觸加工,工件不產(chǎn)生直接沖擊,所以不會發(fā)生機械變形,高能量激光束的能量和運動速度都是可調的,因此可以實現(xiàn)多種加工目的。
⑦激光加工過程中,激光束的能量密度大,加工速度快,且是局部加工,對非激光輻照部位無影響或極小,因此其熱影響范圍小,工件熱變形小,后續(xù)加工量小。
激光光束的發(fā)散角度可小于1毫弧,光斑直徑可小至微米量級,作用時間可短至納秒和皮秒,同時大功率激光器的連續(xù)輸出功率可達10kW,因此激光既適于精密微細加工,也可在大尺寸范圍內(nèi)實現(xiàn)。激光束易于控制,易于與精密機械、精密測量技術和電子計算機結合,實現(xiàn)加工的高度自動化,并能達到很高的加工精度。