激光加工利用光的能量經(jīng)透鏡聚焦后在焦點(diǎn)處達(dá)到很高的能量密度,通過光熱效應(yīng)進(jìn)行加工。激光加工不需要工具,加工速度快,表面變形小,可以加工各種材料。
利用激光束對材料進(jìn)行加工,如打孔、切割、劃線、焊接、熱處理等。一些亞穩(wěn)態(tài)能級的物質(zhì)在外界光子的激發(fā)下會吸收光能,使得高能級的原子數(shù)大于低能級的原子數(shù)——粒子數(shù)反過來。如果照射一束光,光子的能量等于兩個(gè)能量對應(yīng)的差值,那么就會產(chǎn)生受激輻射,輸出大量的光能。
激光技術(shù)是一門涉及光、機(jī)、電、材料、檢測等多學(xué)科的綜合性技術(shù)。傳統(tǒng)上,其研究范圍一般可分為以下九個(gè)方面:
1.激光加工系統(tǒng)。包括激光器、光導(dǎo)系統(tǒng)、加工機(jī)床、控制系統(tǒng)和檢測系統(tǒng);
2.激光加工技術(shù)。包括焊接、表面處理、鉆孔、劃線、微調(diào)等加工技術(shù);
3.激光焊接:汽車車身的厚薄板、汽車零部件、鋰電池、起搏器、密封繼電器等不允許焊接污染和變形的密封裝置。使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。
4.激光切割:汽車行業(yè)、電腦、電氣柜、木刀模具行業(yè)、圓鋸片、亞克力、彈簧墊圈、直徑小于2mm的電子零件銅板、部分金屬網(wǎng)板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、應(yīng)時(shí)玻璃、硅橡膠、直徑小于1mm的氧化鋁陶瓷片、航空航天行業(yè)的各種金屬零件和特殊材料的切割。使用的激光器有YAG激光器和CO2激光器;
5.
激光打標(biāo):廣泛應(yīng)用于各種材料和幾乎所有行業(yè)。使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器;
6.激光打孔:激光打孔主要應(yīng)用于航空航天、汽車制造、電子儀器、化工等行業(yè)。隨著激光打孔的快速發(fā)展,用于大塊打孔的YAG激光器的平均輸出功率已經(jīng)從400w提高到800w到1000w。激光打孔在國內(nèi)比較成熟的應(yīng)用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)中,以及手表和儀器的寶石軸承、飛機(jī)葉片、多層印刷電路板等行業(yè)的生產(chǎn)中。使用的激光器主要是YAG激光器和CO2激光器,但也有一些準(zhǔn)分子激光器、同位素激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。
7.激光熱處理:廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè),如氣缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零件的熱處理,以及航空航天、機(jī)床工業(yè)等機(jī)械行業(yè)。激光熱處理在我國的應(yīng)用遠(yuǎn)比國外廣泛。使用的激光器主要是YAG激光器和CO2激光器。
8.激光快速成型:是將激光加工技術(shù)與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)相結(jié)合而形成的,多用于模具、模型行業(yè)。使用的激光器主要是YAG激光器和CO2激光器。
9.激光鍍膜:廣泛應(yīng)用于航空航天、模具、機(jī)電行業(yè)。使用的激光器多為大功率YAG激光器和CO2激光器。
激光加工為工業(yè)制造提供了清潔無污染的環(huán)境和生產(chǎn)工藝,這也是目前激光加工最大的優(yōu)勢。