热加工中的激光加工质量控制技术
激光加工实习
1．实习目的及要求1）掌握激光加工的基本理论；2）了解激光加工工艺方的法种类及特点；3）了解激光加工设备的组成；4）掌握激光加工设备操作方法。
2．实训内容1）激光加工的基本理论（1）激光产生及其特性；（2）激光加工的工作原理及分类。
2）激光加工设备的操作Lasersculpt3.0（雕刻）软件使用3）产品的加工做过程3、实训场地及设备1）场地创新实验室（四楼）2）设备一台CLS3500激光切割机4．实训安全及注意事项1）应严格遵守长春工业大学及工程训练中心关于校规校纪、厂规厂纪的有关规定，严格遵守各项安全操作规程，爱护所使用的各个设备，维护保养所使用的机床，并保持教学场地的环境卫生；2）严格服从教师的指导，不得擅自使用未经允许使用的设备及附件；3）正确开关计算机，计算机编程结束后应关闭计算机；4）不得损坏所使用的各个设备、附件及工夹量具，并切实保证人身安全和设备安全；5）进行加工所使用的程序必须经过教师的检查方可使用。
5．激光加工的基本理论5.1激光的产生及其特性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着吸引和排斥的矛盾，电子按一定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定的能量时，核外电子的运动轨道半径将发生变化，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级的原子、离子或分子跃迁到低能级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。
某些具有亚稳态高能级结构的物质，如氦、氪原子、氩、铬、钕离子以及二氧化碳分子等，在较高能级（亚稳定）的原子数目大于处在低能级（基态）的原子数目，这种现象称为“粒子数反转”。
在粒子数反转的状态下，如果有一束光子照射该物体，而光子的能量恰好等于这两个能级的能量差，就能产生受激辐射而输出大量的光能。
这种在频率、相位、传播方向、偏振方向都与外来光子完全一致的光就是激光。
如果设法使受激辐射连锁反应持续下，就能产生和光束方向性很一致的激光。
热加工工艺及设备
热加工工艺及设备1.引言1.1 概述热加工工艺是一种通过加热材料，使其发生物理或化学变化，以达到特定的加工目的的工艺过程。
与冷加工相比，热加工更适用于高温、高压的加工需求，常见于金属加工、塑料加工、玻璃加工等领域。
热加工工艺因其广泛的应用领域，可以根据不同的目的和材料特性进行多种分类。
常见的热加工工艺包括热处理、热轧、热锻、热喷涂等。
这些热加工工艺通过控制温度、时间和加工方式，改变材料的结构和性能，达到提高材料硬度、延展性、韧性等目的。
而在热加工过程中，热加工设备则起到关键的作用。
热加工设备根据不同的加工需求和工艺流程，可以分为多种分类。
常见的热加工设备包括热处理设备、热轧设备、热压设备等。
这些设备通过提供适当的温度和压力条件，实现对材料的加工和形变，从而满足不同行业的加工需求。
综上所述，热加工工艺及设备在许多行业起到了重要的作用。
本文将深入探讨热加工工艺的定义、分类，以及各类热加工设备的概述和分类，旨在为读者全面了解和认识热加工领域提供参考。
文章结构部分的内容可以参考以下写法：1.2 文章结构本文主要介绍热加工工艺及其相关设备。
文章结构包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先对热加工工艺进行了概述，简要介绍了热加工的定义和分类。
随后,给出了文章的结构。
正文部分主要分为热加工工艺和热加工设备两个小节。
热加工工艺小节详细介绍了热加工工艺的定义以及其分类。
通过对各类热加工工艺的解析，读者可以对不同的热加工工艺有更清晰的认识。
热加工设备小节则概述了热加工设备的基本情况，并对其进行了分类。
这一部分将使读者对热加工设备有一个初步的了解。
结论部分对本文进行总结。
首先总结了热加工工艺的特点和应用领域，再总结了热加工设备的特点和适用范围。
这一部分旨在回顾全文所介绍的内容，并提供进一步思考和研究的方向。
通过以上的文章结构，读者可以全面而系统地了解热加工工艺及其设备。
每个部分的详细内容将为读者提供相关知识，并使读者对热加工工艺及其设备具备更深入的理解。
特种加工
特种加工不同于使用刀具、磨具等直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法。
它直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能，有时也结合机械能对工件进行的加工。
对于各种难切削材料的加工，各种结构形状复杂、尺寸或微小或特大、精密零件的加工，薄壁、弹性元件等刚度、特殊零件的加工，传统加工手段难起效，而特种加工则不然。
因为特种加工与加工对象的机械性能无关。
如激光加工、电火花加工、等离子弧加工、电化学加工等，是利用热能、化学能、电化学能等，这些加工方法与工件的硬度强度等机械性能无关，故可加工各种硬、软、脆、热敏,耐腐蚀,高熔点,高强度、特殊性能的金属和非金属材料。
本文只是粗略介绍特种加工中的电火花加工、激光加工、超声波加工三种加工技术。
1.电火花加工电火花加工的物理本质：电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件电极互相靠近时，极间形成脉冲性火花放电，击穿极间电介质形成电火花通道，并在电火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属腐蚀下来。
在微观上，当脉冲电压施加到工具与工件电极之间时极间介质被击穿并形成一个极为细小的放电通道。
由于放电通道中电子和离子受到放电时的电磁力和周围液体介质的压缩，因此其截面积很小，通道中的电流密度极大可达104~107 A/cm2。
通道中的介质以等离子体状态存在，其离子与电子的数量几乎相等。
因此，该通道是电的良导体并呈电中性。
在极间电场作用下，通道中的正离子与电子高速地向阴极和阳极运动并发生剧烈碰撞，从而在放电通道中产生大量的热量;同时，阳极和阴极表面分别受到电子流和离子流的高速冲击，动能也转换为热能，在电极放电点表面产生大量的热，整个放电通道形成一个瞬时热源其温度可达10000C左右。
这一热源足可以使参与放电的电极材料表面局部熔化和气化蒸发，金属的熔化、气化以及介质的汽化都具有明显的爆炸特征，爆炸力将熔化和气化的金属抛入周围的工作液介质中，在电极表面上就形成了蚀除凹坑。
镭雕的原理与工艺
镭雕的原理与工艺镭雕是一种常见的激光加工技术，利用高能激光束对工件表面进行加工，从而实现对工件进行标记、切割或雕刻。
镭雕技术在工业生产中有着广泛的应用，其原理与工艺对于加工质量和效率起着决定性的作用。
镭雕的原理主要是利用激光束对工件表面进行热加工，通过激光束的高能量将工件表面材料局部加热至融化或汽化状态，从而实现对工件表面的加工。
激光束的能量密度非常高，可以在极短的时间内将工件表面加热至极高温度，因此可以实现对各种材料的加工，包括金属、塑料、玻璃等。
镭雕的工艺包括激光束的发射、聚焦、定位和控制等环节。
首先是激光器产生高能激光束，然后通过透镜系统对激光束进行聚焦，使其能量密度达到加工要求。
接着利用数控系统对激光束进行定位和控制，实现对工件表面的精确加工。
整个工艺需要高精度的光学系统和精密的数控设备配合完成，以确保加工质量和效率。
镭雕技术具有许多优点，首先是加工精度高。
激光束的能量密度高，可以实现对工件表面的微米级加工，因此可以实现对细小图案和文字的精确雕刻。
其次是加工效率高。
激光束的加工速度快，可以在短时间内完成大量工件的加工，提高生产效率。
此外，镭雕技术还可以实现对各种材料的加工，包括金属、塑料、陶瓷等，具有很强的适用性。
当然，镭雕技术也存在一些局限性，首先是加工深度受限。
由于激光束的能量密度高，镭雕技术在加工厚度较大的工件时会受到限制，无法实现深度加工。
其次是加工成本较高。
镭雕设备和工艺技术的投入成本较高，对于一些小型企业来说可能难以承受。
因此在选择镭雕技术时需要综合考虑加工要求和成本因素。
总的来说，镭雕技术是一种高精度、高效率的加工技术，具有广泛的应用前景。
随着激光技术的不断发展和完善，镭雕技术将会在更多领域得到应用，为工件加工提供更多选择和可能性。
激光热加工与有限元分析
激 光 热 加 工 与 有 限 元 分 析
王 昊 刘 喜 明 王 耀 民２ ， ，
（． １ 长春工业大学 材料科 学与工程学 院，吉林 长春 １０ １；２ 吉林省科学技术厅 激光加工 中心 ，吉林 长春 ３０２ ． １０ １） ３０ ２
摘
要 ：总结分析 了激光热加 工温度场与 焊接温度场 的异 同 ， 以及温度场 分析 与模 拟的数 学方法 。介绍 了激
能 。因此 ， 测 并 研 究 温 度 场 一 直 都 是 物 理 及 材 检 料科 学 研究 的一个 重 要方 面 。在金 属 的 热加 工过 程 中 ， 过对 温 度 场 的研 究 ， 通 一方 面人 们 可 以得 到 工件 各 点在 不 同时 刻 的温 度 情 况 ， 而 可 以分 析 从 判 断 出其热 影 响 区及 相变 区大小 、 相 结构 ， 金 以及 应 力及 变形 情 况 ， 并最 终 预 测 出其 性 能 ； 另一 方 面
哪些 因素 ， 以及影响规律 ， 从而使人们能够通过调
整来 控制 温 度 场 ， 以最 终 获 得 较 理 想 的被 加 工 材
料性 能 … 。
（ 导热系数 ， 容积热容量 ｃ ， 放热 系数 ａ 将被认 ）
为 是不 随温度 改 变 的 。数 值 法不 像 分析 法 那样 可
以得 到问题 的通 解 ， 对 于 实 际 工 程 中许 多 复 杂 但 的问题 ， 可 以得 到 令 人 满 意 的解 答 。 由于 具 有 则
２ 温 度场的分 析和模 拟及有 限元法
进 行 温度 场 分 析 ， 际是 根 据 传 热学 原 理 建 实 立热传 递 方 程 ， 根 据 具 体情 况 ， 定相 应 的初 始 并 确
条 件 和边 界 条件 ， 后 解一 个 偏微 分方 程 的过 程 。 然 偏 微 分方 程 的解 法 有 分析 法 和数 值 法 两种 。分 析
热加工
热加工金属铸造、热扎、锻造、焊接和金属热处理等工艺的总称叫热加工。
有时也将热切割、热喷涂等工艺包括在内。
热加工能使金属零件在成形的同时改善它的组织，或者使已成形的零件改变结晶状态以改善零件的机械性能。
铸造、焊接是将金属熔化再凝固成型。
热扎、锻造是将金属加热到塑性变形阶段，再进行成型加工，如合金钢需加热到形成均匀奥氏体后，进行热扎、锻造，温度低塑性不好，易产生裂纹，温度过高金属件易过分氧化，影响加工件质量。
金属热处理只改变金属件的金相组织，它包括：退火、正火、淬火、回火等。
热加工金属铸造,热轧，锻造，焊接和金属热处理等工艺的总称叫热加工。
有时也将热切割，热喷涂等工艺包括在内。
热加工能使金属零件在形成的同时改善它的组织，或者使已成型的零件改变结晶状态以改善零件的机械性能。
在实习过程我们主要进行了焊工实习和铸造实习以及热处理。
金属热处理只改变金属件的金相组织，它包括：退火、正火、淬火、回火等。
铸造，焊接是将金属熔化再凝固成型。
铸造过程中，铸件的质量与合金的铸造性能密切相关。
影响铸造性能的因素很多，除合金元素的化学成分外，还有工艺因素等。
因此，掌握合金的铸造性能，采取合理的工艺措施，可以防止铸造缺陷，提高铸件质量。
其中影响充型能力的外界因素有铸型条件、浇注条件和铸件结构等。
这些因素主要是通过影响金属与铸型之间的热交换条件，从而改变金属液的流动时间，或是影响金属液在铸型中的水动力学条件，从而改变金属液的流动速度来影响合金充型能力的。
如果能够使金属液的流动时间延长，或加快流动速度，就可以改善金属液的充型能力。
（1）铸型条件铸型的导热速度越大或对金属液流动阻力越大，合金的充型能力越差。
例如，液态合金在金属型中的充型能力比在砂型中差。
型砂中水分过多，排气不好，浇注时产生大量气体，会增加充型的阻力，使合金的充型能力变差。
（2）浇注条件在一定范围内，提高浇注温度，可使液态合金粘度下降，流速加快，还能使铸型温度升高，金属散热速度变慢，从而大大提高金属液的充型能力。
先进制造技术-三束加工
02
电子束加工的异形孔
加工型孔及特殊表面
3）刻蚀 在微电子器件生产中，为了制造多层固体组件，可利用电子束对陶瓷或半导体材料刻出许多微细沟槽和孔。如在硅片上刻出宽2.5μm，深0.25μm的细槽，在混合电路电阻的金属镀层上刻出40μm宽的线条。电子束刻蚀还可用于刻板，在铜制印刷滚筒上按色调深浅刻出许多大小与深浅不一样的沟槽或凹坑，其直径为70～120μm，深度为5～40μm，小坑代表浅色，大坑代表深色。
2．特点及应用 离子束加工有如下特点： (1) 离子束加工是目前特种加工中最精密、最微细的加工。离子刻蚀可达纳米级精度，离子镀膜可控制在亚微米级精度，离子注入的深度和浓度亦可精确地控制。 (2) 离子束加工在高真空中进行，污染少，特别适宜于对易氧化的金属、合金和半导体材料进行加工。 (3) 离子束加工是靠离子轰击材料表面的原子来实现的，是一种微观作用，所以加工应力和变形极小，适宜于对各种材料和低刚件零件进行加工。 在目前的工业生产中，离子束加工主要应用于刻蚀加工(如加工空气轴承的沟槽，加工极薄材料等)、镀膜加工(如在金属或非金属材料上镀制金属或非金属材料)、注入加工(如某些特殊的半导体器件)等。
四、离子束加工
离子束加工是利用惰性气体或其它元素的离子在电场中加速成高速离子束流，靠微观的机械撞击能量实现各种微细加工的一种新兴方法。离子加工的加工分辨率在亚微米甚至为微毫米级精度。
加工原理 离子束加工也是一种新兴的特种加工，它的加工原理与电子束加工原理基本类似，也是在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速、聚焦后投射到工件表面的加工部位以实现加工的。所不同的是离子带正电荷，其质量比电子大数千倍乃至数万倍，故在电场中加速较慢，但一旦加至较高速度，就比电子束具有更大的撞击动能。离子束加工是靠微观机械撞击能量转化为热能进行的。
激光熔覆与氩弧焊熔覆、焊条电弧焊熔覆的比较
激光熔覆与氩弧焊熔覆、焊条电弧焊熔覆的比较发布时间：2021-05-21T12:01:09.673Z 来源：《基层建设》2020年第31期作者：刘素志[导读] 摘要：激光熔覆与氩弧焊熔覆、焊条电弧焊熔覆是当前机械零部件生产中非常常见的热加工工艺，且其各有优劣点。
中核控制系统工程有限公司 100176摘要：激光熔覆与氩弧焊熔覆、焊条电弧焊熔覆是当前机械零部件生产中非常常见的热加工工艺，且其各有优劣点。
本文对三种技术进行了简单的比较，并重点就激光熔覆的应用展开了探讨，仅供参考。
关键词：激光熔覆；氩弧焊熔覆；焊条电弧焊熔覆；特点比较工业生产，尤其是重工业设备的生产加工是当今社会经济发展的重要支柱，随着我国工业化水平的不断提高，越来越多的机械设备都开始使用模具成型的办法进行生产加工。
但是传统模具生产技术不够成熟，模具使用寿命比较低，模具失效或造成严重的经济损失。
激光熔覆技术能够对模具表面进行强化修复，更好的保障模具质量。
因此在现阶段加强对于激光熔覆技术在模具中应用的研究具有重要的现实意义，能够更加全面的掌握关于激光熔覆技术的相关特点及工艺，更好的发挥激光熔覆技术的优势，全面提升模具生产质量，满足模具成型加工的需求，促进模具成型产业的良好发展。
1、激光熔覆概述从上世纪80年代开始，激光熔覆技术开始在工业生产领域推广使用，这种新兴技术属于激光表面工程领域，主要就是利用高能激光束对目标金属的表面进行辐照，使得金属表面能够迅速完成熔化凝固的过程。
而且可以在金属表面覆盖一种新的材料，这样经过激光辐照，熔化凝固就可以形成一种全新的复合材料。
经过这样的处理，金属表面的物理性能得到显著的提升。
而且这种熔覆技术的冷却速度非常快，在很短的时间内就能够完成熔覆过程，得到紧凑的熔覆组织结构和良好的冶金结合结果。
随着自动化技术的应用，激光熔覆使用的材料更少，能耗更低，整个技术性价比也更高，质量更优秀。
目前激光熔覆技术的应用主要包括材料表面改性、产品表面修复和产品原型制造三个方面。
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热加工中的激光加工质量控制技术热加工是现代制造业中不可或缺的一部分，其涵盖了许多技术，例如火焰切割、等离子切割和激光切割等。
其中，激光切割是一
种非常先进的加工技术，它广泛应用于汽车、电子、航空航天、
医疗设备和精密机械等领域。
但是，激光切割的质量控制一直是
研究的难点之一。
激光切割的质量控制主要包括以下几个方面：
1. 焊缝质量控制
激光切割的焊缝质量是影响整个加工质量的关键因素之一。
由
于激光切割是通过高能激光束来切割材料的，焊缝的质量受到许
多因素的影响，例如激光功率、焊头速度、气体流量和材料属性等。
因此，为了保证焊缝的质量，需要对这些参数进行仔细的控
制和调整。
并且，在焊接过程中还需采用一些质量检测手段，例
如光学显微镜和X射线衍射等，以确保焊缝的质量合格。
2. 切割质量控制
除了焊缝质量外，切割质量也是影响激光切割质量的重要因素之一。
切割质量主要包括切割速度、切割深度、切割面光洁度和切割误差等。
为了保证切割质量的稳定性，必须采用一些先进的切割控制技术，例如自适应切割控制和实时检测技术等。
此外，在切割过程中还需要对切割参数进行及时调整和优化，以确保切割质量的可控性和稳定性。
3. 加工效率控制
虽然激光切割具有高精度、高效率和低成本等诸多优点，但是在实际生产过程中，由于加工质量受到许多因素的影响，因此加工效率往往无法保持稳定。
为了提高加工效率，需要采用一些先进的加工控制技术，例如进化算法、遗传算法和模糊控制等。
这些控制技术可以根据实际加工情况及时调整加工参数，从而提高加工效率和稳定性。
4. 机器维护控制
激光切割设备的维护对于保证加工质量具有重要的作用。
通过定期检查设备的磨损和故障情况，可以及时发现和处理问题，避免因设备损坏而影响加工质量和效率。
另外，对于一些关键部件
的维护，如激光源和光学元件，需采用一些先进的监测手段，例如有限元分析和振动分析等，以确保机器的稳定性和可靠性。
综上所述，激光切割的质量控制是一个综合性的问题，需要对加工过程中的各个参数进行精细的控制和调整。
只有在加强质量控制的同时，注重设备的维护和更新，才能够实现激光切割技术的优化和提升。