现代加工技术第6章-激光加工[精]课件.ppt

1、第6章 激光加工Page 16.激光加工Page 2第6章 激光加工6.1.激光加工原理和特点1激光加工原理i强度高；激光的基本特征I利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度，依靠光热效应来加工各种材料。ii单色性好；iii方向性好；Page 3第6章 激光加工6.1.激光加工原理和特点1激光加工原理i多数金属在光学波段上有较高的反射率；光的吸收及能量的传输II激光器工件工作台光阑反射镜聚焦镜电源ii反射率随表面粗糙度的降低而增大；iii多数金属的反射率随波长的增加而增加；Page 4第6章 激光加工6.1.激光加工原理和特点1激光加工原理i激光束在很薄的金属表面层被吸收，使自由电子的热运动增

2、加，并在与晶格碰撞的短时间内转化为晶格的热振动能，引起材料升温；材料的无损加热和破坏IIIii对于非金属材料，光能直接被材料的晶格吸收而使热振荡加剧；iii在足够功率密度的照射下，材料表面达到熔化和气化温度而破坏；iv在多个脉冲激光作用下材料一般是以蒸汽和熔融状形式被去除的；Page 5第6章 激光加工6.1.激光加工原理和特点1激光加工原理i加工材料范围广，适用于加工各种金属材料和非金属材料，特别适用于加工高熔点材料，耐热合金及陶瓷、宝石、金刚石等硬脆材料；激光加工特点IVii加工性能好，工件可离开加工机进行加工，可透过透明材料加工，可在其他加工方法不易达到的狭小空间进行加工；iii非接触加

3、工方式，热变形小，加工精度较高；iv加工速度快，效率高；Page 8第6章 激光加工6.1.激光加工原理和特点1激光加工原理激光的产生VIi具有亚稳态能级结构的物质，在一定能量的激发下，出现“粒子数反转”；ii在粒子数反转状态下，如果一束光子照射该物体，当光子能量等于两个能级的能量差时，受激辐射，输出大量光能；较高能级（亚稳态）的粒子数目大于基态的粒子数；Page 9第6章 激光加工6.2.激光加工设备1激光器激光加工的重要设备，把电能转变为光能；Page 10第6章 激光加工6.2.激光加工设备1激光器一般采用光激发，能量转化环节多，光的激励能量大部分转化为热能，效率低；固体激光器IYAG（

4、掺钕钇石榴石）激光器使用较多；一般为脉冲工作方式，装备冷却系统；晶体缺陷和温度引起的光学不均匀性，不易获得单模输出；Page 11第6章 激光加工6.2.激光加工设备1激光器气体激光器II一般只能产生连续激光；效率可达20%以上（工作能级寿命长，有利于粒子数反转的累积）；二氧化碳气体激光器输出的能量与放电管长度成正比；Page 12第6章 激光加工6.2.激光加工设备2激光器电源根据加工工艺要求提供激光器所需要的能量；包括电压控制、储能电容组、时间控制及触发器等；3光学系统聚焦光束并观察和调整焦点位置；包括显微镜瞄准、激光束聚焦、投影显示仪；4机械系统主要包括床身、工作台及机电控制系统；Pag

5、e 13第6章 激光加工6.4.激光加工工艺及应用1激光打孔大多数激光加工机采用吸气或吹气方式，帮助排除蚀除产物；广泛应用于金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、陶瓷、玻璃等非金属材料和硬质合金、不锈钢等金属材料的小孔加工。超声调制的激光打孔可以增加打孔深度，改善孔壁的粗糙度，提高激光打孔效果；Page 14第6章 激光加工6.4.激光加工工艺及应用2激光切割具有切缝窄、速度快、热影响区小、省材料、成本低等优点，并可以在任何方向上切割，包括内尖角；可以切割钢板、不锈钢、钛、钽、镍等金属材料，以及布匹、木材、纸张、塑料等非金属材料；一般采用高重复频率的脉冲激光器；切割金属时，采用同轴吹氧工艺可以大大提高切

6、割速度，改善表面粗糙度；切割易燃材料时，采用同轴吹保护气体，防止烧焦和缩小切缝；Page 15第6章 激光加工6.4.激光加工工艺及应用3激光焊接激光焊接所需要的能量密度较低，只要将工件的加工区“烧熔”使其粘合在一起；脉冲输出的红宝石激光器和钕玻璃激光器适合于点焊，连续输出的二氧化碳激光器和YAG激光器适合缝焊；焊接时间短，热影响区小，被焊工件不易氧化；激光焊接车身没有焊渣，不需去除工件氧化膜；可实现不同材料之间的焊接；Page 16第6章 激光加工6.4.激光加工工艺及应用4激光热处理热处理过程：将激光扫射零件表面，其红外光能量被零件表面吸收而迅速形成极高的温度，使金属产生相变甚至熔融。随着光束离开零件表面，零件表面的热量迅速向内部传递形成极高的冷却速度；加热快，热影响区小，工件变形小；可以对形状复杂的零件或局部进行热处理；自淬火，不需冷却介质；淬硬层薄，费用贵；