激光加工原理
激光加工的原理
激光加工的原理
激光加工的原理是利用一种叫做激光的光束进行加工，它有一定的波长和能量，即光束有形成特定的空间图形及属性，这样它具有一定的效率，能够将能量转换为加工能量。
激光加工是通过把激光加工机械手及相关加工设备控制系统所控制的激光器连接起来，用激光光束作为加工介质，把激光聚焦到加工部位，将其热能转换为热能的方式来加工硬质物料。
激光加工的原理是基于量子力学的原理，它可以通过光子的特性来加工材料。
根据多光子激发（MPE）原理，当激光照射到金属材料表面时，它会把金属表面形成一层薄膜，这层薄膜可以形成一定厚度的抛物面，从而形成激光切割孔。
然后，电离向量再将金属融化或改变形状，然后再继续加工处理。
另一方面，激光加工机床可以根据低相对能量密度的激光波来热加工。
这些激光波的热传导率是由光束束径和能量大小及波长等决定的。
使用高功率的激光，就可以形成足够的热量来瞬间将材料转变成熔融状态，从而可以实现快速、定点、精确的加工。
激光加工的优点在于它可以进行精准加工，加工时间短，成本低，它可以加工几乎所有的塑料或金属，它的加工要求精度高，加工精度高，加工表面质量好，有效抵抗高温，节约能源，可以高速加工，可以大批量制作，非常方便。
总的来说，激光加工的原理是利用激光束来热加工金属材料，它可以及时改变激光光束的形状和特性以达到加工质量，同时减少加工成本，提高生产效率。
激光加工的原理特点及应用
激光加工的原理特点及应用一、激光加工的原理激光加工是一种利用激光束对材料进行加工的方法。
它使用高能量密度的激光束对材料表面进行加热或熔化，从而实现切割、焊接、打孔等加工过程。
激光加工的原理主要包括以下几个方面：1.激光的产生：激光是由激光器生成的一束高度聚焦的光束。
激光器通过受激辐射的原子或分子发出具有特定波长和方向性的光，形成激光束。
2.激光的聚焦：激光束经过透镜或反射镜的作用，可以将光束聚焦到小尺寸的区域。
聚焦后的激光束具有高能量密度，可使材料表面产生高温。
3.激光与材料的相互作用：激光束照射到材料表面时，光能会被材料吸收、反射或透射。
当光能被吸收时，材料会发生热量的积累，引起温度升高。
4.材料的热效应：当材料受到高温的作用时，可能会发生熔化、汽化、气化或蒸发等现象。
材料的热效应决定了激光加工的效果。
二、激光加工的特点激光加工具有以下几个特点，使其在许多领域得到了广泛应用：1.高能量密度：激光束具有高度聚焦的特性，能够将高能量集中在很小的区域内。
因此，激光加工可以在微观尺度上进行精确加工，实现高精度的加工效果。
2.无接触加工：激光加工是一种非接触加工方法，即激光束不需要直接接触材料表面，避免了材料污染和机械损伤的可能性。
3.热影响区小：激光加工主要通过瞬时高温作用于材料表面，对材料的热影响区域较小，减少了加工过程中的热变形和残余应力。
4.处理速度快：激光加工具有高加工速度的特点，可以在短时间内完成大量的加工任务，提高了生产效率。
5.可加工多种材料：激光加工适用于各种硬度和脆性的材料，包括金属、非金属、塑料等。
不同材料对激光的吸收和反射特性不同，因此可以选择不同类型的激光器进行加工。
三、激光加工的应用激光加工在许多应用领域都得到了广泛的应用，以下列举了几个常见的应用领域：1.制造业：激光切割、激光焊接和激光打孔是制造业中常用的激光加工方法。
激光加工可以对金属板材、管材、零件等进行精确加工，提高产品的质量和生产效率。
激光加工的基本原理
激光加工的基本原理
激光加工是一种利用高能激光束对材料进行切割、刻蚀、焊接等加工的技术。
其基本原理是利用激光器产生的高能激光束，通过光束发射装置将其聚焦成高能密集的光点，然后将光点扫过待加工材料表面，使材料在激光束的作用下发生熔化、汽化、氧化或剥离等反应，从而实现对材料的精密加工。
激光加工的原理主要涉及以下几个方面：
1. 激光器：利用激光介质（如气体、固体或半导体等）在外界激励下产生激光。
2. 光束发射装置：将激光束聚焦成一束高能密集的光点，可通过透镜、反射镜等光学元件实现。
3. 材料与激光的相互作用：激光束照射到材料表面后，其能量将被吸收、反射或透射。
吸收能量最多的材料通常是适合激光加工的材料。
4. 加工过程：激光束在加工材料表面形成极小的热源，使材料局部加热，进而发生熔化、汽化、氧化或剥离等反应。
加工方法包括切割、刻蚀、焊接等。
激光加工的优势主要有以下几个方面：
1. 高精度：激光束聚焦成极小的光点，可实现对材料的精细加工，具有较高的加工精度和分辨率。
2. 高效率：激光加工速度快，加工效率高，适用于批量生产和大规模加工。
3. 无接触加工：激光加工过程中，材料和激光之间没有物理接触，可避免材料的污染和变形。
4. 宽材料适应性：激光加工可适用于多种材料，包括金属、塑
料、陶瓷等。
5. 灵活性：激光加工可实现对复杂形状的加工，可根据需要进行定制和个性化设计。
总之，激光加工通过高能激光束对材料进行加工，具有高精度、高效率、无接触、宽材料适应性和灵活性等优势，广泛应用于制造业、电子工业、医疗器械、航空航天等领域。
激光加工工作原理
激光加工工作原理激光加工是一种利用高能量密度的激光束对材料进行切割、焊接、打孔等加工的方法。
其工作原理主要包括激光产生、激光传输、激光聚焦、激光作用以及加工控制等方面。
1.激光产生激光的产生是通过激发介质在特定环境下产生的。
通常使用的是气体、液体或固体介质，如二氧化碳、氢气、氮气、金属等。
在介质中加入特定元素，如二氧化碳气体，通过放电或燃烧等方法将介质加热到高温状态，然后通过反射镜和透镜的组合将光能聚焦到一点上，形成高能量密度的激光束。
2.激光传输产生的激光需要通过传输系统将其传输到加工区域。
传输过程中，激光束通常会被封闭在保护罩内，以防止激光辐射对工作人员和环境造成伤害。
同时，还需要使用光导纤维或反射镜等装置将激光传输到加工区域。
3.激光聚焦在加工区域，激光束需要通过聚焦系统将其缩小到一定尺寸，以便进行精细的加工操作。
聚焦系统通常由一组反射镜和透镜组成，可以将激光束缩小到微米级别，从而实现对材料的精细加工。
4.激光作用聚焦后的激光束会作用在材料表面上，根据不同的加工需求进行切割、焊接、打孔等操作。
激光作用过程中，材料表面的温度会迅速升高，导致材料熔化、汽化或发生化学反应，从而实现加工操作。
5.加工控制激光加工过程中需要对其进行精确控制，以确保加工质量和效率。
控制系统中通常包含各种传感器和执行器，如位置传感器、速度传感器、功率传感器等，用于监测和控制激光束的位置、速度和功率等参数。
同时，还需要使用计算机数控系统对加工过程进行精确控制，实现自动化加工。
总之，激光加工工作原理是通过产生高能量密度的激光束，将其传输到加工区域并进行聚焦操作，然后对材料表面进行作用实现加工操作。
整个过程需要精确控制以确保加工质量和效率。
第五章 激光加工
频率的脉冲激光器。
• 切割金属材料：同轴吹氧工艺
• 切割布匹、纸张、木材等易燃材料：同轴吹保护
气体（二氧化碳、氮气等）
激 光 加 工
三、激光刻蚀打标记
• 小功率的激光束可用于对金属或非金属表面进行 刻蚀打标，加工出文字图案或工艺美术品。例如， 可在竹片上刻写缩微的孙子兵法、毛主席诗词等。 • 激光还可用于表面热处理、表面改性等加工。
激 光 加 工
激 光 加 工 根据光的量子学说，又可以认为光是一种具有一定能量 的以光速运动的粒子流，这种具有一定能量的粒子就称为光 子。不同频率的光对应于不同能量的光子，光子的能量与光 的频率成正比，即
E = hν
式中：E—光子能量； —光的频率；
h—普朗克常数。
一束光的强弱与这束光所含的光子多少有关，对同一频率 的光来说，所含的光子数多，即表现为强；反之，表现为弱。
2、按工作 方式分类
（一） 固体激光器
1.固体激光器的基本组成： 工作物质、光泵（脉冲氙灯）、玻璃套管、滤光液、冷却水、
聚光器、谐振腔等
激 光 加 工
光学谐振腔作用：
是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其
他频率和方向的光加以抑制。如图，凡不沿谐振腔轴线运动的 光子均很快逸出腔外，与工作介质不再接触。沿轴线运动的光
激 光 加 工
第一节 激光加工的原理与特点 （一）光的物理概念及原子的发光过程 1．光的物理概念
光具有波粒二象性。根据光的电磁学说，可以 认为光实质上是在一定波长范围内的电磁波。
c λ= ν
人们能够看见的光称为可见光，它的波长为0.4～0.76 μm。可见光根据波长不同分为红、橙、黄、绿、蓝、 青、紫等七种光，波长大于0.76的称红外光或红外 线，小于0.4的称紫外光或紫外线。
激光加工
• 1）光泵是供给工作物质光能用的，一般都用氙 灯或氪灯作为光泵。 • 2）聚光器的作用是把氙灯发出的光能聚集在工 作物质上，一般可将氙灯发出来的 80% 左右的 光能集中在工作物质上。 • 3）谐振腔由两块反射镜组成，其作用是使激光 沿轴向来回反射共振，用于加强和改善激光的输 出。 • 2、固体激光器的分类 • 固体激光器常用的工作物质有红宝石、钕玻璃和 掺钕钇铝石榴石三种。
• 3、激光的产生 • 以红宝石为例，基本成分是氧化铝，其中掺有 0.05% 的氧化铬，能发射激光的是正铬离子。当 脉冲氙灯照射红宝石时，使处于基态 E1的铬离 子大量激发到En状态，由于 En寿命很短， En状 态的铬离子又很快地跳到寿命较长的亚稳态 E2 （无辐射转换）。如果照射光足够强，就能够在 千分之三秒时间内，把半数以上的原子激发到高 能级 En，并转移到 E2。这时当有频率为ν = （E2- E1）/h的光子去照射 “刺激” 它时，就可 以产生从能级 E2到 E1的受激辐射跃迁，出现雪 崩式连锁反应，发出频率（E2- E1）/h的单色性 好的光，这就是激光。
• 2、氩离子激光器 • 氩离子激光器是惰性气体氩 （Ar）通过气 体放电，使氩原子电离并激发。由于氩激 光器波长短，发散角小，所以可用于精密 微细加工，如用于激光存贮光盘基板的蚀 刻制造等。 • 氩离子激光器发出的谱线很多，最强的是 波长为 0.5145μm 的绿光和波长为 0.4880μm 的蓝光。
• 2、激光加工的特点 • 1）聚焦后，激光加工的功率密度极高达 108~1010W/cm2 ，光能转化为热能，几乎 可以熔化、气化任何材料。 • 2）激光光斑大小可以聚焦到微米级，输 出功率可以调节，因此可用以精密微细加 工。 • 3）加工所用工具是激光束，是非接触加 工，所以没有明显的机械力，没有工具损 耗问题。加工速度快、热影响区小，容易 实现加工过程自动化。
激光加工的原理特点应用
激光加工的原理特点应用一、激光加工的原理激光加工是一种利用高能量激光对材料进行加工的技术。
其原理基于激光的特性和相应的相互作用过程。
1. 激光的特性•高亮度：激光具有高亮度，即光束中的光子数目非常高。
•高单色性：激光是一种单色光，光的频率非常纯净。
•高相干性：激光具有相干性，光波的振动方向具有一定的规律。
2. 激光与材料的相互作用•吸收：激光进入材料后，会被材料吸收，能量转化为材料内部的热能。
•散射：激光与材料相互作用时，可能会发生散射现象，即光线改变了方向。
•光热效应：激光加工中，激光光束的能量转化为热能，使材料局部融化或汽化。
二、激光加工的特点1. 高精度激光加工具有非常高的精度。
由于激光光束的单色性和聚焦性，可以实现对材料的精细加工，尺寸控制在微米级别。
2. 无接触加工激光加工是非接触式加工技术，光束直接作用于材料表面，无需实体接触。
这种无接触性让激光加工可以对脆性材料、高硬度材料以及容易变形的材料进行加工，避免了物理性力量对材料造成的损伤。
3. 操作灵活激光加工可以通过调整激光的功率、频率、焦点位置和扫描速度等参数来实现不同的加工效果。
这使得激光加工具有操作灵活性，适应性强，能够满足不同材料和产品的加工需求。
4. 高速加工激光加工速度快，加工效率高。
由于激光光束具有较高的功率密度，能够在瞬间对材料进行加热、熔化和汽化。
这种高速加工能够极大地提高生产效率，适用于大批量加工生产。
5. 广泛应用激光加工技术广泛应用于各个领域。
例如，激光切割用于金属材料、塑料材料的切割加工；激光打标用于产品标记和编号；激光焊接用于金属零件的焊接；激光雕刻用于木材、石材、玻璃的雕刻等等。
三、激光加工的应用1. 工业制造激光加工在工业制造中扮演着重要的角色。
例如，激光切割技术可用于汽车制造中的车身零件切割，减少了材料浪费和加工时间；激光焊接技术可用于焊接不易访问到的位置，提高了焊接质量和生产效率。
2. 电子设备制造激光加工在电子设备制造中有广泛的应用。
简述激光加工原理
简述激光加工原理
激光加工是利用激光束对材料进行切割、焊接、打孔、刻印等加工工艺，其原理包括以下几个方面：
1. 激光生成：激光加工通常使用气体、固体或半导体等材料产生激光。
通过将能量输入到材料中，激发其原子或分子从低能级跃迁到高能级，从而形成光子的放射。
2. 激光放大：通过光纤、杆状介质等介质，将激光束放大为足够高强度的激光束，以便在加工中产生所需的能量密度。
3. 激光聚焦：通过凸透镜或反射镜等光学组件，将激光束聚焦到一个较小的点上，从而实现高能量密度的集中。
4. 材料与激光相互作用：激光束照射到材料上时，会引起材料的吸收、反射和透射等现象，其中吸收是主要的作用方式。
材料吸收激光能量后，表面温度升高，产生蒸发、熔化或烧蚀等现象。
5. 材料去除或改变：根据加工需求，激光能够将材料表面部分或全部去除，或者改变材料的性质，例如将金属切割成特定形状、将塑料焊接在一起等。
6. 控制系统：激光加工设备配备了高精度的控制系统，可以控制激光束的功率、聚焦距离和扫描速度等参数，从而实现复杂的加工过程。
综上所述，激光加工通过激光束的聚焦和控制，使材料与激光相互作用，从而实现对材料的切割、焊接和加工等操作。
激光加工具有高精度、高效率和无接触等优势，在工业制造、医疗器械和电子等领域得到广泛应用。
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激光加工原理
激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。
由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。
由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。
目前，公认的激光加工原理是两种：分别为激光热加工和光化学加工(又称冷加工)。
激光热加工指当激光束照射到物体表面时，引起快速加热，热力把对象的特性改变或把物料熔解蒸发。
热加工具有较高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面（或涂层）温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。
光化学加工指当激光束加于物体时，高密度能量光子引发或控制光化学反应的加工过程。
冷加工具有很高负荷能量的（紫外）光子，能够打断材料（特别是有机材料）或周围介质内的化学键，至使材料发生非热过程破坏。
这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义，因为它不是热烧蚀，而是不产生“热损伤”副作用的、打断化学键的冷剥离，因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。
例如，电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜，在半导体基片上开出狭窄的槽。
第一版激光加工简介
激光加工是激光系统最常用的应用。
根据激光束与材料相互作用的机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。
激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。
包括光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀等。
由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性四大特性，因此就给激光加工带来一些其它加工方法所不具备的特性。
由于它是无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形；激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件；激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小。
因此，其热影响的区小工件热变形小后续加工最小；由于激光束易于导向、聚焦、实现方向变换，极易与数控系统配合、对复杂工件进行加工因此它是一种极为灵活的加工方法；生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。
激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。
第二版激光加工原理
激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。
由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。
由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。
目前，公认的激光加工原理是两种：分别为激光热加工和光化学加工(又称冷加工)。
激光热加工指当激光束照射到物体表面时，引起快速加热，热力把对象的特性改变或把物料熔解蒸发。
热加工具有较高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面（或涂层）温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。
光化学加工指当激光束加于物体时，高密度能量光子引发或控制光化学反应的加工过程。
冷加工具有很高负荷能量的（紫外）光子，能够打断材料（特别是有机材料）或周围介质内的化学键，至使材料发生非热过程破坏。
这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义，因为它不是热烧蚀，而是不产生“热损伤”副作用的、打断化学键的冷剥离，因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。
例如，电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜，在半导体基片上开出狭窄的槽。
第三版激光加工关键技术
◆激光切割
激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。
激光切割是应用激光聚焦后产生的高功率密度能量来实现的。
与传统的板材加工方法相比, 激光切割其具有高的切割质量、高的切割速度、高的柔性(可随意切割任意形状)、广泛的材料适应性等优点。
◆激光焊接
激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。
由于其独特的优点，已成功地应用于微、小型零件焊接中。
与其它焊接技术比较，激光焊接的主要优点是：激光焊接速度快、深度大、变形小。
能在室温或特殊的条件下进行焊接，焊接设备装置简单。
◆激光钻孔
随着电子产品朝着便携式、小型化的方向发展，对电路板小型化提出了越来越高的需求，提高电路板小型化水平的关键就是越来越窄的线宽和不同层面线路之间越来越小的微型过孔和盲孔。
传统的机械钻孔最小的尺寸仅为100μm，这显然已不能满足要求，代而取之的是一种新型的激光微型过孔加工方式。
目前用CO2激光器加工在工业上可获得过孔直径达到在30-40μm的小孔或用UV激光加工10μm左右的小孔。
目前在世界范围内激光在电路板微孔制作和电路板直接成型方面的研究成为激光加工应用的热点，利用激光制作微孔及电路板直接成型与其它加工方法相比其优越性更为突出，具有极大的商业价值。
第四版激光加工的优势及特点
激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势：
①由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。
②它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。
③激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。
④激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有影响或影响极小。
因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。
⑤它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。
⑥由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此是一种极为灵活的加工方法。
⑦使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好。
例如：
①美国通用电器公司采用板条激光器加工航空发动机上的异形槽，不到4H即可高质量完成，而原来采用电火花加工则需要9H以上。
仅此一项，每台发动机的造价可省5万美元。
②激光切割钢件工效可提高8-20倍，材料可节省15-30%，大幅度降低了生产成本，并且加工精度高，产品质量稳定可靠。
虽然激光加工拥有许多优点，但不足之处也是很明显的.。