?激光雕刻加工是激光系統運用比較常見,根據光束和材料相互作用的機理,可以將
激光加工分為激光熱加工和光化學反應加工兩類,激光熱加工主要是通過激光束投射材料表面產生熱效應完成加工,然而光化學反應加工是借助高密度激光高能引發或控制光學反應加工的過程。
原理
利用光的能量經過透鏡聚焦后在焦點上達到很高的能量密度,靠光熱效應來加工的。不需要工具、加工速度快、表面變形小,可加工各種材料。用激光束對材料進行各種加工,如打孔、切割、劃片、焊接、熱處理等。
某些具有亞穩態能級的物質,在外來光子的激發下會吸收光能,使處于高能級原子的數目大于低能級原子的數目——粒子數反轉,若有一束光照射,光子的能量等于這兩個能相對應的差,這時就會產生受激輻射,輸出大量的光能。
特點
從全球激光產品的應用領域來看,材料加工業仍然是主要的應用市場,占35.2%;通信行業,占30.6%。此外,數據存儲行業,占12.6%。
與傳統加工技術相比,激光加工技術具有材料浪費少、大規模生產成本效果明顯、對加工對象適應性強的優點。在歐洲,激光技術主要用于焊接汽車外殼和特殊材料,如底座、飛機機翼和航天器機身。
1.激光功率密度高,工件吸收激光后溫度迅速上升,熔化或蒸發。即使是高熔點、高硬度和脆性的材料(如陶瓷、金剛石等)。)可以用激光加工。
2.激光頭不與工件接觸,不存在刀具磨損問題。
3.工件不受壓力,不易污染;
4.可以加工移動的工件或密封在玻璃外殼中的材料。
5.激光束的發散角可以小于1毫弧度,光斑直徑可以小到微米,作用時間可以短到納秒和皮秒。同時,大功率激光器的連續輸出功率可達千瓦至十千瓦,不僅適用于準確微加工,也適用于大規模材料加工。
6.在惡劣環境或其他人難以接近的地方,可用機器人進行激光加工。
優勢
激光加工屬于非接觸加工,高能激光束的能量及其移動速度可調,從而實現多種加工目的。它可以加工各種金屬和非金屬,特別是高硬度、高脆性和高熔點的材料。加工靈活,主要用于切割、表面處理、焊接、打標和沖壓。激光表面處理包括激光相變硬化、激光熔覆、激光表面合金化和激光表面熔化。
主要有以下獨特的優點:
生產效率高,質量可靠,經濟效益好。
密封容器中的工件可以通過透明介質進行加工。機器人可以用于惡劣環境或其他人難以接近的地方。
加工過程中無“刀具”磨損,無“切削力”作用于工件。
可用于加工各種金屬和非金屬,特別是高硬度、高脆性和高熔點的材料。
激光束易于引導和聚焦,并且可以在所有方向上改變。易于與數控系統配合,加工復雜工件。因此,這是一種靈活的處理方法。
非接觸加工對工件沒有直接影響,因此不會產生機械變形,高能激光束的能量及其移動速度可調,從而實現各種加工的目的。
在激光加工過程中,激光束具有高能量密度、高加工速度,并且是局部加工,對非激光照射的零件影響很小或沒有影響。因此,其熱影響面積小,工件熱變形小,后續加工量小。
激光束的發散角可以小于1毫弧度,光斑直徑可以小到微米,作用時間可以短到納秒和皮秒。同時,大功率激光器的連續輸出功率可達千瓦至10kW,既適用于準確微細加工,也適用于大型材料加工。激光束易于控制與準確機械、準確測量技術和電子計算機相結合,實現高加工自動化和高加工精度。
激光加工技術應用于眾多領域,伴隨激光技術、設備、工藝的研究與提高,將會有更廣闊的的應用范圍。在加工過程輸入工件熱量小,加工效率高,很容易實現自動化。