文档介绍：激光加工技术应用与发展
摘要:随着工业激光应用市场在不断扩大,激光加工领域也不断开拓,由传统的钟表、电池、衣扣等轻工行业向机械制造业、汽车制造业、航空、动力和能源以及医学和牙科仪器设备制造业等应用领域拓展,激光加工是激光应用最有发展前途的领域。文中阐述了激光切割、激光打孔、激光焊接三种常见的激光加工方法和应用,以及它们的加工质量分析,及提高加工质量的方法。
关键词:激光加工;激光切割;激光打孔;激光焊接
世界上第一台激光器诞生于1960年,我国于1961年研制出第一台激光器,50 多年来,激光技术与应用发展迅猛,已与多个学科相结合形成多个应用技术领域。据《2013-2017年中国激光加工设备制造行业产销需求预测与转型升级分析报告》数据显示近十年来,将有效拉动激光加工设备的需求。
1、激光加工技术的加工现状
激光加工是激光应用最有发展前途的领域,现在已开发出 20 多种激光加工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好,对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大,特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备,已成为企业实行适时生产的关键技术,为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。目前已成熟的激光加工技术包括:激光切割技术、激光焊接技术、激光打标技术、激光快速成形技术、激光打孔技术、激光去重平衡技术、激光蚀刻技术、激光微调技术、激光存储技术、激光划线技术、激光清洗技术、激光热处理和表面处理技术。
2、常用的三种激光加工技术
本文将介绍三种常用的激光加工技术:激光切割、激光打孔、激光焊接。下面介绍一下激光加工的原理,气体激光加工原理图见下图2-1。由于激光的发散角小、单***好和强度高,理论上可以聚焦到尺寸与光的波长相近的小斑点上,可使焦点处的功率密度达到105~1015W/cm2,T高于1000度。在这样的条件下,任何材料都会瞬间熔化和汽化,并爆炸性的高度喷射出,同时产生方向性很强的冲击。所以说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过程。
图2-1
激光切割
激光切割及其应用
激光切割是基于聚焦后的激光,具有极高的功率密度而使工件材料瞬时汽化蚀除。在激光切割中工件与激光要作相对运动以形成切缝。常用连续的或高重复率的大功率 Nd 有 YAG 激光器和 CO2激光器。有时还用带有气体喷口的切割机,所用的气体一般为惰性气体或氧气,惰性气体主要为防止工件燃烧或氧化,喷射氧气可以加快切割速度,并能保护光学系统不被汽化的材料所污损。
激光切割是激光加工中发展最为成熟、采用最广的一种工艺加工。目前生产的激光切割机已能切割几厘米厚的钢板,切割速度是线切割速度的几十倍,而且切割无噪声,很容易使用数控方法进行505m 以下的高精度的切割,对细缝以及复杂曲线的切割特别有利。比如:喷丝头的型孔加工,精密零件的窄缝切割等。在现代制衣行业中,经常用激光来切割皮革布料等,一次可以加工多层皮革,且无切割毛边,大大提高了效率和品质。激光切割硬而脆的材料,如玻璃、陶瓷等。大量的生产实践表明,切割金属时,采用同轴吹氧工艺,可以大大提高切割速度。
三维激光切割
采用激光加工机,通过多轴运动来完成三维工件加工的概念,是70年代初提出并加以实践的。由于三维激光切割时,不