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激光加工系统的应用以及优势

2019-09-17


激光雕刻加工是激光系统运用比较常见,根据光束和材料相互作用的机理,可以将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类,激光热加工主要是通过激光束投射材料表面产生热效应完成加工,然而光化学反应加工是借助高密度激光高能引发或控制光学反应加工的过程。


原理

利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度,靠光热效应来加工的。不需要工具、加工速度快、表面变形小,可加工各种材料。用激光束对材料进行各种加工,如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。

某些具有亚稳态能级的物质,在外来光子的激发下会吸收光能,使处于高能级原子的数目大于低能级原子的数目——粒子数反转,若有一束光照射,光子的能量等于这两个能相对应的差,这时就会产生受激辐射,输出大量的光能。


特点

从全球激光产品的应用领域来看,材料加工业仍然是主要的应用市场,占35.2%;通信行业,占30.6%。此外,数据存储行业,占12.6%。

与传统加工技术相比,激光加工技术具有材料浪费少、大规模生产成本效果明显、对加工对象适应性强的优点。在欧洲,激光技术主要用于焊接汽车外壳和特殊材料,如底座、飞机机翼和航天器机身。

1.激光功率密度高,工件吸收激光后温度迅速上升,熔化或蒸发。即使是高熔点、高硬度和脆性的材料(如陶瓷、金刚石等)。)可以用激光加工。

2.激光头不与工件接触,不存在刀具磨损问题。

3.工件不受压力,不易污染;

4.可以加工移动的工件或密封在玻璃外壳中的材料。

5.激光束的发散角可以小于1毫弧度,光斑直径可以小到微米,作用时间可以短到纳秒和皮秒。同时,大功率激光器的连续输出功率可达千瓦至十千瓦,不仅适用于准确微加工,也适用于大规模材料加工。

6.在恶劣环境或其他人难以接近的地方,可用机器人进行激光加工。


优势

激光加工属于非接触加工,高能激光束的能量及其移动速度可调,从而实现多种加工目的。它可以加工各种金属和非金属,特别是高硬度、高脆性和高熔点的材料。加工灵活,主要用于切割、表面处理、焊接、打标和冲压。激光表面处理包括激光相变硬化、激光熔覆、激光表面合金化和激光表面熔化。

主要有以下独特的优点:

生产效率高,质量可靠,经济效益好。

密封容器中的工件可以通过透明介质进行加工。机器人可以用于恶劣环境或其他人难以接近的地方。

加工过程中无“刀具”磨损,无“切削力”作用于工件。

可用于加工各种金属和非金属,特别是高硬度、高脆性和高熔点的材料。

激光束易于引导和聚焦,并且可以在所有方向上改变。易于与数控系统配合,加工复杂工件。因此,这是一种灵活的处理方法。

非接触加工对工件没有直接影响,因此不会产生机械变形,高能激光束的能量及其移动速度可调,从而实现各种加工的目的。

在激光加工过程中,激光束具有高能量密度、高加工速度,并且是局部加工,对非激光照射的零件影响很小或没有影响。因此,其热影响面积小,工件热变形小,后续加工量小。

激光束的发散角可以小于1毫弧度,光斑直径可以小到微米,作用时间可以短到纳秒和皮秒。同时,大功率激光器的连续输出功率可达千瓦至10kW,既适用于准确微细加工,也适用于大型材料加工。激光束易于控制与准确机械、准确测量技术和电子计算机相结合,实现高加工自动化和高加工精度。

激光加工技术应用于众多领域,伴随激光技术、设备、工艺的研究与提高,将会有更广阔的的应用范围。在加工过程输入工件热量小,加工效率高,很容易实现自动化。

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