激光加工技术(精)
对激光加工技术的理解与认识
对激光加工技术的理解与认识一、激光加工技术的定义及原理激光加工技术是指利用激光器产生的高能量密度的激光束，对材料表面进行加工处理的一种先进制造技术。
其原理是利用激光器产生的高能量密度的激光束，通过聚焦透镜将激光束聚集到极小点上，使材料表面瞬间受热融化或汽化，从而实现对材料进行切割、打孔、焊接等各种加工处理。
二、激光加工技术的分类及应用1. 激光切割技术：主要应用于金属材料和非金属材料的切割处理。
2. 激光打孔技术：主要应用于金属板、塑料板、陶瓷等材料的打孔处理。
3. 激光焊接技术：主要应用于金属材料之间或者非金属材料与金属材料之间的焊接处理。
4. 激光雕刻技术：主要应用于木板、有机玻璃等非金属类材料上进行图案雕刻和文字刻写。
三、激光加工技术的优点1. 高精度：激光束可以聚焦到很小的点上，因此可以实现高精度的加工处理。
2. 高效率：激光加工速度快，可以大幅提高生产效率。
3. 无接触性：激光加工过程中不需要与材料接触，从而避免了因接触而产生的磨损和变形等问题。
4. 灵活性：激光加工可以对不同形状、不同材质的材料进行处理，具有很大的灵活性。
四、激光加工技术的缺点1. 高成本：激光器价格昂贵，且维护成本也较高。
2. 容易受环境影响：激光束容易受到环境因素（如气体、尘埃等）影响而发生偏移或散射等问题。
3. 容易产生毒害物质：在某些情况下，激光加工会产生有害气体和废弃物。
五、激光加工技术未来发展趋势1. 多波长多功能化：未来发展趋势是将激光器的波长从单一的红光扩展到多种波长，实现多功能化加工。
2. 智能化：激光加工技术将更加智能化，可以通过计算机程序控制激光器进行自动化生产。
3. 环保化：未来发展趋势是要求激光加工技术在加工过程中尽可能减少对环境的污染和对人体的伤害。
六、结语激光加工技术是一种先进的制造技术，具有高精度、高效率、无接触性和灵活性等优点。
未来发展趋势是多波长多功能化、智能化和环保化。
尽管激光加工技术存在一些缺点，但随着技术的不断发展和完善，其应用范围将会更广泛，为制造业带来更多的机遇和挑战。
激光加工技术的应用及未来发展趋势
激光加工技术的应用及未来发展趋势激光加工技术是目前应用最广泛的高精度、高效率加工技术之一，在诸多领域发挥着重要的作用。
本文将从激光加工技术的应用、现状及未来发展趋势等方面展开分析讨论。
一、激光加工技术的应用激光加工技术的应用范围非常广泛，主要涵盖以下几个方面：1. 材料切割。
激光切割技术被广泛应用于金属、非金属材料的加工中，如通过对金属板材进行激光切割，可以高效地完成各种金属零件的制作。
2. 焊接。
激光焊接技术被广泛应用于汽车、机械、电子、航空等诸多领域，可以完成各种材料的高精度焊接，提高了产品的质量和生产效率。
3. 雕刻。
激光雕刻技术是目前应用最广泛的激光加工技术之一，被广泛应用于玉石、皮革、木材、彩金等材料的加工。
4. 理疗医疗。
激光技术在医疗领域应用的最为广泛的领域是激光治疗、激光手术、激光检测等。
二、激光加工技术的现状当前，激光加工技术已经成为了高精度、高效率的加工方法之一。
随着工业加工需求的不断增长，激光加工技术的应用范围也在不断扩大，其应用领域和发展方向也更加多样化。
目前，激光加工技术在中国的应用也非常广泛，尤其在汽车、航空、机械、电子、建筑等领域，激光加工技术的应用已经成为一种趋势。
虽然激光加工技术已经有了广泛的应用，但目前激光加工技术面临的问题也不容忽视。
例如，激光加工过程中的废气处理和粉尘处理问题、激光加工机器的成本昂贵等问题。
三、激光加工技术的未来发展趋势随着科技的不断进步，激光加工技术的应用前景也越来越广阔。
未来，激光加工技术的应用领域还将不断拓展，同时优化激光加工设备也将成为厂家竞争的重点。
未来激光加工技术的发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 优化设备、成本更低。
未来的激光加工机将更加高效、便捷，操作起来更加人性化。
同时，通过技术革新和成本的降低，未来激光加工设备的成本会不断被压缩，这对于提高激光加工技术的普及和应用来说非常重要。
2. 更加精细化和智能化。
未来激光加工技术将更加智能化，加工精度将得到更大的提高。
激光精密加工技术研究
激光精密加工技术研究激光精密加工技术是利用激光束对物体进行加工和加工控制的一种技术。
激光是由同步激光器产生的具有高单色性、方向性和相干性的特殊光束。
激光在精密加工中具有无可比拟的优点，如加工速度快、加工精度高、加工质量好、可加工复杂形状等。
下面具体探讨激光精密加工技术。
一. 激光精密加工技术的发展激光精密加工技术是近年来新兴的一种现代化、高科技加工方法。
自 1960 年美国的泰德·梅曼发明了激光器以来，激光技术就一直得到了广泛的关注和发展，到 1970 年代中期，激光技术逐步应用于工业领域。
20 世纪 80 年代以来，随着计算机、光电及材料科学的迅猛发展和激光器性能的不断改善，激光对纳米、微米尺度的加工技术越来越发挥重要的作用。
二. 激光精密加工技术的分类激光精密加工技术可以分为几类，其中主要包括:1.激光切割技术：使用强激光束将材料切割成所需形状。
2.激光钻孔技术：利用激光束温度高且焦点集中的特点，在材料上钻孔。
3.激光焊接技术：将两个材料通过高温区域的融合达到焊接目的。
4.激光表面处理技术：利用激光束对物体表面进行处理，如去异物、除污、增强表面硬度等。
5.激光刻蚀技术：使用强激光束对物体进行刻蚀。
三. 激光精密加工技术的应用激光精密加工技术在航空、制造、电子、光电、医疗等领域得到了广泛的应用。
例如，在高科技产品的制造加工过程中，精密焊接技术采用高功率激光器器件控制系统，可使焊接点产生胶结力增强、几乎没有变形，从而更彻底地解决了微型制造技术中的难题。
在地质勘探、制药、食品等领域，激光焊接技术也赋予了这些领域更多的灵活性和效率。
四. 研究现状及未来发展趋势激光技术在制造业、材料处理、微电子、通信系统等多个领域发挥着重要作用，并且未来还将面对新的挑战和发展。
其中，超快激光技术将被广泛应用，因为它具有与传统激光技术相比不可比拟的速度和精度。
超快激光技术在材料加工效率方面将带来重大的突破和改善。
激光加工技术在工程机械制造中的应用
激光加工技术在工程机械制造中的应用激光加工技术是一种现代高精密加工技术，利用激光束对工件进行切割、焊接、打孔等加工。
随着工程机械行业的不断发展和技术的进步，激光加工技术在工程机械制造中的应用越来越广泛。
本文将从激光加工技术的优势、在工程机械制造中的应用以及未来发展趋势等方面进行探讨。
一、激光加工技术的优势1. 高精度激光加工技术能够实现微米级甚至纳米级的加工精度，可以满足工程机械制造中对零部件精度要求的提高。
2. 高效率激光加工技术可以实现高速加工，提高了生产效率，缩短了加工周期，符合工程机械制造中对生产效率和产能的要求。
3. 无接触加工激光加工过程中不需要与工件发生接触，可以避免因接触而导致的变形和损伤，适用于对工件表面质量要求高的工程机械零部件加工。
4. 灵活性激光加工技术可以实现对各种材料的加工，涵盖了工程机械制造中常用的金属材料和非金属材料。
5. 可实现复杂几何形状加工激光加工技术可以实现对复杂几何形状的工件进行精密加工，满足了工程机械零部件加工中对复杂零件的加工要求。
1. 材料切割工程机械的制造需要对各种金属材料进行切割，传统的切割方法需要借助锯切、剪切等工具，工艺复杂且效率低。
而激光切割技术可以实现对各种材料的快速精密切割，提高了生产效率和切割质量。
2. 焊接激光焊接技术在工程机械制造中得到了广泛应用，可以对各种金属材料进行高品质的焊接，实现了对工件的精密连接，提高了工程机械的零部件质量和可靠性。
3. 孔加工工程机械零部件中常常需要进行孔加工，传统的孔加工方法需要借助钻、锉等工具，工艺繁琐且加工质量难以保障。
而激光孔加工技术可以实现对各种材料的快速精密孔加工，提高了加工质量和孔位精度。
4. 表面处理工程机械零部件需要经常进行表面处理，传统的表面处理方法存在着磨损大、工艺复杂等问题。
而激光表面处理技术可以实现对工件表面的高温熔化，使表面快速冷却，形成致密的涂层，提高了工件的耐磨性和抗腐蚀性。
激光加工技术ppt课件
固体激光器一般采用光激励，能量转化环节多，光的激 励能量大部分转换为热能，所以效率低。为了避免固体 介质过热，固体激光器通常多采用脉冲工作方式并用合 适的冷却装置，较少采用连续工作方式。由于其具有结 构紧凑、牢固耐用、使用维护方便、价格较低等特点， 所以在激光打孔、焊接、切割、划片、热处理及半导体 加工技术中得到广泛应用。
激光加工技术
主要内容
激光的产生及特性
激光加工的原理和特点
激光加工的基本设备 激光加工工艺及应用 发展趋势及展望
激光加工技术
自然界存在着自发辐射和受激辐射两种不同的发光 方式，前者发出的光是随处可见的普通光，后者发出的 光便是激光。 激光如果通过透镜将其聚焦成直径为几十微米到几微 米的极小光斑，使能获得极高的能量密(108——1010W ／cm2)。当激光照射在工件表面时，光能被工件吸收并 迅速转化为热能，光斑区的温度可达10000℃以上，使 材料熔化甚至气化，这就是激光加工 。
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2
•
激光通过光学系统聚焦后可得到柱状或 带状光束，而且光束的粗细可根据加工需要调 整，当激光照射在工件的加工部位时，工件材 料迅速被熔化甚至气化。随着激光能量的不断 被吸收，材料凹坑内的金属蒸气迅速膨胀，压 力突然增大，熔融物爆炸式地高速喷射出来， 在工件内部形成方向性很强的冲击波。因此， 激光加工是工件在光热效应下产生高温熔融和 受冲击波抛出的综合作用过程。
1960年美国研制成功世界上第一台可用激光加 工的激光器，截止今天激光加工已形成一种重要的 新兴产业。
1.激光的产生及特性
• 1.1 激光的产生 • 光的产生与光源内部原子运动状态有关，原子内 的原子核和核外电子间存在着吸引和排斥的矛盾 ，电子按一定的半径的轨道围绕原子核运动。当 原子接受一定的外来的能量或向外释放一定的能 量时，核外电子的运动轨道半径将发生变化，即 产生能级变化，当被激发到高能级，但这时的原 子不稳定总是试图回到低能级，当原子从高能级 跃迁到低能级时，常常以光子的形式辐射出光能 量，这就是发光的原理。
激光加工技术
离焦量对打孔质量的影响
激光打孔的分类
2013年12月11日星期三
1、复制法 激光束以一定的形状及精度重复照射到
工件固定的一点上，在和辐射传播方向
垂直的方向上，没有光束和工件的相对
位移。
复制法一般采用多脉冲法
特点：可使工件上能量的横向扩散减至
最小，有助于控制孔的大小和形状
激光打孔的分类
2013年12月11日星期三
B、焦点位置的选择：对于比较厚的材料，激光束焦点位置应位于工件的 内部，如果材料比较薄，激光束焦点需放在工件表面的上方。这样的安排 会让打出来的小孔上下大小基本上一致，不出现“桶状”的小孔。
激光打孔中离焦量对打孔的影响
2013年12月11日星期三
在激光打孔中，材料上表面与聚焦透镜焦点之间的距离成为离焦量。
例1：用带Q开关的连续YAG激光器在镍基高温耐腐蚀合金的高熔点金属上打 2~10um的小孔，其深径比为250:1。 例2：在淬火模具钢上，用YAG激光打出直径为0.6mm、深度为17mm的孔，其深 径比为28:1。
例3：在碳钢上，通过对导光系统参数进行调整，在厚度为16.2mm时，打出孔
径为0.25mm的小孔，其深径比为65:1。
激光打孔的特点
2013年12月11日星期三
6、用激光可在难加工材料斜面上加工小孔 倾斜面上的小孔加工的主要问题是钻头入钻困难，钻头切削 刃在倾斜平面上单刃切削，两边受力不均，产生打滑难以入钻，
甚至产生钻头折断。而激光特别适合于加工与工件表面成6o~9o
角的小孔。 另外，由于激光打孔过程与工件不接触，加工出来的工件清 洁，没污染。而且激光加工时间短，对被加工的材料氧化、变形 、热影响区域均较小，不需要特别保护。激光不仅能对置于空气 中的工件打孔，而且也能对置于真空中或其他条件下的工件进行 打孔。
激光加工技术及其应用(精)
激光加工技术及其应用概述:激光加工(Laser Beam Machining,简称LBM是指利用能量密度非常高的激光束对工件进行加工的过程。
激光几乎能加工所有材料,例如,塑料、陶瓷、玻璃、金属、半导体材料、复合材料及生物、医用材料等。
在1960年12月,出生于伊朗的美国科学家贾万率人终于成功地制造并运转了全世界第一台气体激光器——氦氖激光器。
1962年,有三组科学家几乎同时发明了半导体激光器。
1966年,科学家们又研制成了波长可在一段范围内连续调节的有机染料激光器。
此外,还有输出能量大、功率高,而且不依赖电网的化学激光器等纷纷问世。
与传统加工技术相比,激光加工技术有以下特点(1激光功率密度大,工件吸收激光后温度迅速升高而熔化或汽化,即使熔点高、硬度大和质脆的材料(如陶瓷、金刚石等也可用激光加工;(2、激光头与工件不接触,不存在加工工具磨损问题;(3、工件不受应力,不易污染;(4、可以对运动的工件或密封在玻璃壳内的材料加工;(5、激光束的发散角可小于1毫弧,光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒,同时,大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至十千瓦量级,因而激光既适于精密微细加工,又适于大型材料加工;(6、激光束容易控制,易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合,实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度;(7、在恶劣环境或其他人难以接近的地方,可用机器人进行激光加工。
2.基本原理激光被广泛应用是因为它具有的单色波长、同调性和平行光束等3大特性。
科学家在电管中以光或电流的能量来撞击某些晶体或原子易受激发的物质,使其原子的电子达到受激发的高能量状态。
当这些电子要回复到平静的低能量状态时,原子就会射出光子,以放出多余的能量。
这些被放出的光子又会撞击其它原子,激发更多的原子产生光子,引发一连串的连锁反应,并且都朝同一个方前进,进而形成集中的朝向某一方向的强烈光束。
由此可见,激光几乎是一种单色光波,频率范围极窄,又可在一个狭小的方向内集中高能量,所以利用聚焦后的激光束可以穿透各种材料。
激光加工概述
激光加工是一种利用高能量密度激光束进行材料加工的先进技术。
它在制造业中具有广泛应用，包括切割、焊接、打孔、雕刻和表面处理等领域。
激光加工的原理基于激光光束的特性。
激光是一种高强度、单色、相干和定向性很好的光束。
通过聚焦激光束，可以将其能量集中到非常小的区域，从而使材料发生熔化、蒸发或气化等反应，实现对材料的加工。
激光加工具有许多优点。
首先，激光加工非常精确，可以实现微米级甚至亚微米级的加工精度。
其次，激光加工无需直接接触材料，因此可以减少机械变形和污染。
此外，激光加工速度快、灵活性高，适用于各种材料，包括金属、塑料、陶瓷和玻璃等。
在激光加工中，常用的激光类型包括CO2激光、纤维激光和固态激光等。
不同类型的激光在加工过程中具有不同的特点和应用范围。
例如，CO2激光适用于金属切割和焊接，而纤维激光则适用于精细雕刻和打标。
总之，激光加工是一种高精度、高效率的材料加工技术，在制造业中扮演着重要角色。
随着激光技术的不断发展，激光加工将继续推动制造业的进步和创新。
1。
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长春工业大学工程训练中心
李晓路
二十世纪四大发明——
半导体； 原子能；
计算机； 激光
主要内容
1 激光的产生及其特性 2 激光加工的基本原理及特点 3 激光加工的基本设备 4 激光加工技术的应用
1.1激光的产生
光的产生与光源内部原子运动状态有关,原子内的原子核 和核外电子间存在着吸引和排斥的矛盾，电子按一定的 半径的轨道围绕原子核运动。当原子接受一定的外来能 量或向外释放一字的能量时，核外电子的运动轨道半径 将发生变化，即产生能级变化，这就是发光的原理。 激光是通过入射光子影响处于亚稳态高能纺的原子、离 子或分子跃迁到低能能而完成受激辐射时发出的光，简 言之，激光就是受激辐射得到的加强光。
4）机械系统
4 激光加工技术的应用
慨述 激光加工应范围很广，其原因是其输出功率较大，既可脉冲输出，也可连 续输出；激光束既可以聚焦成小的光斑，也可聚焦成直线或其他开状；功率密 度可调范围大；激光可以在不同的环境下工作；同时也能很方便地用在其他方 法不易加工的地方。 材料加热温度的高低主要取决于激光辐射功率密度。功率在103~104/cm2时 只能加热材料，在105~106/cm2时，材料开始熔化；到106~107/cm2以上时材料则 产生蒸发。激光辐射在加工材料上引起的作用不仅与辐射的功率密度有关，还 与辐射的延续时间有关，调节这两个参数，便可以得到不同的工艺规范，进行 加工。
3 激光加工基本设备
1）激光器
激光器是激光加工的核心设备，通过它可以把电能转化成光能， 获得方向好、能量密度高、稳定的激光束。按材料分：固体激光 器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器及自由电子激光器。 按工作方式分：连续激光器和脉冲激光器。
2）激光器电源 激光电源根据加工工艺的要求，为激光提供所需的能量及控制 功能。由于激光器的工作特点不同，对供电电源的要求也不同。 3）光学系统 光学系统包括聚焦系统和观察瞄准系统。聚焦系统的作用是把 激光引向聚焦物镜，并聚焦在加工工件上；为了使激光束准确 地聚焦在加工位置，要有焦点位置调节以及观察描准系统。 机械系统主要包括床身、工作台和机电控制系统。
激光的产生
如图所示
放電
－
稳定状態
原子核
当外加能量为零 时，分子处于稳 定状态。
原子结构
･激光的发生原理
激励
放電
－ － －
还原
光
－
原子核
原子核
激励状態 当原子获得高能量时 其结构处于不稳定状態
不稳定的原子放出激光后， 还原到原来的稳定状态。
･激光的发生原理
激励
还原
激励
还原
電極
熱
激光
電極
1.2 激光的特性
谢谢大家
3）加工质量好 激光加工能量密度高,热作用时间很短,整个加工区几乎不受热 的影响,工件热变形极小，故可加工对热冲击敏感的材料。 4）加工速度快 激光打孔只需0.01s，切割比常规方法提高效率8~20倍，激光焊 接可提高效率30倍，微调薄膜电阻可提高1000倍，提高精度1~2 效率高 数量级。 5）容易实现自 激光束传输方便，易于控制，便于与机器人、自动检测、计算 机数字控制等先进技术相结合。 化加工
2.1激光加工的基本原理
固体激光器加工简图 1-全反射镜 2-激光工作物质 3-激励能源 4-部分反射镜 5-透镜 6-工件
2.2激光加工的特点
1）适应性强 激光加工的功率密度高，几乎能加工任何材料，如各种金属、 陶瓷、石英、金刚石、橡胶等。
2）加工精度高 激光束可聚焦成微米级的光斑（理论上直径可小于1um）适合 精密微细加工。
2.2激光加工的特点
6）通用性强 用一台激光器改变不同的导光系统，可以处理各种形状和尺寸 的工件。也可以选择适当的加工条件，用同一台装置进行切割、 打孔、焊接和表面处理等多种加工。 7）节能节材 激光束的能量利用率为常规热加工工艺的10~1000倍，激光切割 可以节省材料15%~30%。 8）激光可通过光学透明介质（玻璃、空气、惰性气体和某些液体）对工件 进行加工。 不足点 激光加工是一种瞬时、局部的熔化和气化加工，影响因素多。因此， 微细加工时的重复加工精度和表面粗糙度不易保证。此外对具有高 热传导率材料的加工较困难。
5）能以简单的措施实现光束偏转，更适用于复杂零 件焊接
4.4激光热处理
激光热处理的特性
1）处理速度快 2）变形小 3）效率高
4.5激光微调
4.6激光雕刻
4.7快速成型
结束语
当前机械制造技术不仅在它的信息处理与控 制等方面运用微电子技术、计算机技术、激光加 工技术，在加工机理、切削过程乃至所用的刀具 也无不渗透着当代的高新技术，再也不是原来意 义上的“机械加工”了。随着激光技术的快速发 展，激光在机械制造领域的应用越来越广泛，越 来越重要，影响越来越大。激光快速找正、激光 测量、激光成型加工、焊接、切割以及热处理等 激光技术在先进制造业中的应用，必将引起机械 制造业各个领域的全面改观。
普通光源 亮度
电灯：约470sb 太阳：约1.65X105 sb 无确定方向、发散角大、难 会聚
激光光源
红宝石激光器，约 1.65X1015sb 功率1000MW/cm2 发散角小到0.1mrad（近似 平行光），光束会聚其焦点处 光斑10um
方向
单色性 相干性
-7 氪灯的光源谱线宽为0.0047Å 激光的谱线宽度为10 Å
4.2激光切割
激光切割特性
1）能切割任何难加工的高熔点材料、耐高温和硬脆 材料 2）切割精度高 3）非接触切割 4）切割速度高 5）切割的深宽比高 6）切割质量优良
7）可与计算机数控技术结合，实现自动化加工
4.3激光焊接
激光焊接特性
1）激光照射时间短，焊接过程极为迅速 2）具有熔化净化效应，能纯净焊缝金属 3）能量密度高，对高熔点、高导热率材料焊接有利 4）可透过透明体焊接，防止杂质污染和腐蚀
主要的应用有：打孔、切割、焊接、热处理、雕刻、微调和快 速成型。
4.1激光打孔
激光打孔特点
1）可加工精度高、深径比大的微小孔 2）能加工小至几微米的小孔 3）可加工异型孔 4）能在所有金属和非金属材料上打孔
5）容易实现自动化，加工效率高
提高打孔精度的措施
1）投影法打孔 2）光柱法打孔 3）激光脉冲的调制 4）喷气加工
氪灯光源的相干长度78cm
激光的相干长度可达几十公里
2.1激光加工的基本原理
激光加工是一种重的高能束加工方法，它是利 用激光高强度、高亮度、方向性好、单色性好的特 性，通过一系列的光学系统聚焦成平行度很高的微 细光束（直径几微米至几十微米），获得极高的能 量密度（108~1010W/cm2）照射到材料上，使材料在 极短的时间内（千分之几秒甚至更短）熔化甚至气 化，以达到加热和去除材料的目的。