激光加工技术
对激光加工技术的理解与认识
对激光加工技术的理解与认识一、激光加工技术的定义及原理激光加工技术是指利用激光器产生的高能量密度的激光束，对材料表面进行加工处理的一种先进制造技术。
其原理是利用激光器产生的高能量密度的激光束，通过聚焦透镜将激光束聚集到极小点上，使材料表面瞬间受热融化或汽化，从而实现对材料进行切割、打孔、焊接等各种加工处理。
二、激光加工技术的分类及应用1. 激光切割技术：主要应用于金属材料和非金属材料的切割处理。
2. 激光打孔技术：主要应用于金属板、塑料板、陶瓷等材料的打孔处理。
3. 激光焊接技术：主要应用于金属材料之间或者非金属材料与金属材料之间的焊接处理。
4. 激光雕刻技术：主要应用于木板、有机玻璃等非金属类材料上进行图案雕刻和文字刻写。
三、激光加工技术的优点1. 高精度：激光束可以聚焦到很小的点上，因此可以实现高精度的加工处理。
2. 高效率：激光加工速度快，可以大幅提高生产效率。
3. 无接触性：激光加工过程中不需要与材料接触，从而避免了因接触而产生的磨损和变形等问题。
4. 灵活性：激光加工可以对不同形状、不同材质的材料进行处理，具有很大的灵活性。
四、激光加工技术的缺点1. 高成本：激光器价格昂贵，且维护成本也较高。
2. 容易受环境影响：激光束容易受到环境因素（如气体、尘埃等）影响而发生偏移或散射等问题。
3. 容易产生毒害物质：在某些情况下，激光加工会产生有害气体和废弃物。
五、激光加工技术未来发展趋势1. 多波长多功能化：未来发展趋势是将激光器的波长从单一的红光扩展到多种波长，实现多功能化加工。
2. 智能化：激光加工技术将更加智能化，可以通过计算机程序控制激光器进行自动化生产。
3. 环保化：未来发展趋势是要求激光加工技术在加工过程中尽可能减少对环境的污染和对人体的伤害。
六、结语激光加工技术是一种先进的制造技术，具有高精度、高效率、无接触性和灵活性等优点。
未来发展趋势是多波长多功能化、智能化和环保化。
尽管激光加工技术存在一些缺点，但随着技术的不断发展和完善，其应用范围将会更广泛，为制造业带来更多的机遇和挑战。
先进制造技术激光加工技术
激光微纳加工技术可以实现微米级别的精细加工，为微电 子、纳米材料等领域提供了重要的技术支持。
激光加工技术面临的挑战
设备成本与维护
激光加工设备价格较高，维护成本也较高，对于中小型企业来说， 资金压力较大。
加工效率与质量
虽然激光加工技术可以实现高精度的加工，但是其加工效率相对较 低，同时对于不同材料和厚度的材料，加工质量也有差异。
其他应用领域
激光加工还可以应用于陶瓷、玻璃等 材料的加工，以及汽车、航空航天、 电子等领域的产品制造中
02
激光加工技术种类及设备
激光切割技术及设备
激光切割技术概述
激光切割是将高功率激光束聚焦后照射在材料表面，使材料迅速熔化、汽化或达到点燃点，同时以高速气流将熔 化或燃烧的材料吹走，从而实现切割。
激光加工原理
利用激光束的高能量密度、高方向 性和高亮度等特性，将光能转化为 热能，对材料进行切割、焊接、表 面处理等加工工艺
激光加工技术的特点
高精度
激光加工的精度可达到微米级甚至纳米级
低损伤
激光加工对工件表面损伤小，能够减少对材 料的损伤和变形
高效率
激光加工可以快速地对复杂形状的工件进行 加工，提高生产效率
适用范围广
可用于金属、非金属、半导体等材料的加工
激光加工技术的应用范围
金属材料加工
利用激光束的高能量密度和高温特性 ，对金属材料进行切割、焊接、打孔 等加工工艺
非金属材料加工
利用激光束的高亮度和高温特性，对 非金属材料进行表面处理、打标、雕 刻等加工工艺
半导体材料加工
利用激光束的高能量密度和相干性好 等特性，对半导体材料进行划片、打 标等加工工艺
激光熔覆设备
(完整版)激光加工技术
又会撞击其它原子,激发更多的原子产生光子,引发一 连串的连锁反应，并且都朝同一个方前进,进而形成 集中的朝向某一方向的强烈光束。由此可见,激光几 乎是一种单色光波,频率范围极窄,又可在一个狭小的 方向内集中高能量,所以利用聚焦后的激光束可以穿 透各种材料。
• 1.2 激光的特性
激光是一种经受激辐射产生的加强光，它具有 强度高、单色性好、相干性好和方向性好四大综合 性能。
•
Hale Waihona Puke 激光通过光学系统聚焦后可得到柱状或
带状光束，而且光束的粗细可根据加工需要调
整，当激光照射在工件的加工部位时，工件材
料迅速被熔化甚至气化。随着激光能量的不断
被吸收，材料凹坑内的金属蒸气迅速膨胀，压
力突然增大，熔融物爆炸式地高速喷射出来，
在工件内部形成方向性很强的冲击波。因此，
激光加工是工件在光热效应下产生高温熔融和
• 激光是通过入射光子影响处于亚稳态的较高能级 的原子、离子或分子跃迁到低能级时完成受激辐 射时发出的光，简言之，激光就是受激辐射得到 的加强光。
• 激光被广泛应用是因为它具有的单色波长、同调 性和平行光束等3大特性。科学家在电管中以光或 电流的能量来撞击某些晶体或原子易受激发的物 质,使其原子的电子达到受激发的高能量状态。当 这些电子要回复到平静的低能量状态时,原子就会 射出光子（以光速运动具有一定能量的粒子）,以 放出多余的能量。这些被放出的光子
固体激光器常由 主体光泵（激励 源）及谐振腔 （由全反射镜、 半反射镜组成）、 工作物质（一些 发光材料如钇铝 石榴石、红宝石、 钕玻璃等）、聚 光器、聚焦透镜 等组成。图中激 光器的工作物质 为钇铝石榴石。
激光的强度和亮度之所以高，原因在于激光可 以实现光能在空间上和时间上的亮度集中。
激 光 加 工 技 术
激光
二十世纪四大发明——
半导体； 原子能；
计算机； 激光
激光加工技术
主要内容
1 激光的产生及其特性 2 激光加工的基本原理及特点 3 激光加工的基本设备 4 激光加工技术的应用
1.1激光的产生
光的产生与光源内部原子运动状态有关,原子内的原子核 和核外电子间存在着吸引和排斥的矛盾，电子按一定的 半径的轨道围绕原子核运动。当原子接受一定的外来能 量或向外释放一字的能量时，核外电子的运动轨道半径 将发生变化，即产生能级变化，这就是发光的原理。 激光是通过入射光子影响处于亚稳态高能纺的原子、离 子或分子跃迁到低能能而完成受激辐射时发出的光，简 言之，激光就是受激辐射得到的加强光。
5）容易实现自动化，加工效率高
提高打孔精度的措施
1）投影法打孔 2）光柱法打孔 3）激光脉冲的调制 4）喷气加工
4.2激光切割
激光切割 ◎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。
2.2激光加工的特点
6）通用性强 用一台激光器改变不同的导光系统，可以处理各种形状和尺寸 的工件。也可以选择适当的加工条件，用同一台装置进行切割、 打孔、焊接和表面处理等多种加工。 7）节能节材 激光束的能量利用率为常规热加工工艺的10~1000倍，激光切割 可以节省材料15%~30%。 8）激光可通过光学透明介质（玻璃、空气、惰性气体和某些液体）对工件 进行加工。 不足点 激光加工是一种瞬时、局部的熔化和气化加工，影响因素多。因此， 微细加工时的重复加工精度和表面粗糙度不易保证。此外对具有高 热传导率材料的加工较困难。
激光加工技术分类
激光加工技术分类
激光加工技术可以分为以下几类：
1. 激光切割：利用激光束的高能量密度，将材料切割成所需形状。
适用于金属、非金属和复合材料等多种材料。
2. 激光打标：利用激光束对材料表面进行氧化、脱色或永久性标记，用于产品标识、追溯和装饰等领域。
3. 激光焊接：通过激光束的高能量聚焦，将两个或多个材料焊接在一起，适用于金属、塑料和玻璃等材料的焊接。
4. 激光熔化沉积：将激光束聚焦在材料表面，使其熔化并与补充材料相结合，用于修复、涂覆和制造复杂形状的零件。
5. 激光打孔：利用激光束的高能量密度，在材料上产生小孔或导孔，用于电子器件、滤网和注射器等领域。
6. 激光去除：利用激光束的高能量密度将目标材料表面的薄层或污染物去除，用于清洗、去漆和去除氧化层等应用。
这些技术广泛应用于制造业、电子制造、航空航天、医疗器械、汽车工业等领域。
《激光加工技术》课件
详细描述
激光打标是利用高能激光束在材料表面进行刻划或烧蚀出文字、图案等标记。 该技术具有标记清晰、永久、不易磨损等优点，广泛应用于产品标识、防伪鉴 别等领域。
激光熔覆
总结词
高效、耐磨的表面改性技术
详细描述
激光熔覆是利用高能激光束将熔覆材料快速熔化并覆着在材料表面，形成一层具有特殊 性能的熔覆层。该技术具有熔覆层质量高、与基体结合力强等优点，广泛应用于机械零
02
激光加工技术的基本设备
激光器
激光器是激光加工技术的核心设备，负责产生高能激光 束。
激光器的性能参数包括输出功率、光束质量、波长等， 直接影响加工效果。
激光器的种类繁多，常见的有气体激光器、固体激光器 和光纤激光器等。
激光器的维护和保养对于保证其稳定性和寿命至关重要 。
光学系统
01
光学系统是用来传输和聚焦激光束的装置，通常包括反射镜、 透镜和光束扩展器等。
措施。
如何克服激光加工技术的局限性
降低设备成本
通过技术进步和规模化生产，降低激光加工设备 的成本，使其更适用于中小型企业。
拓展材料适用性
研究新的激光加工技术和工艺，拓展激光加工技 术的材料适用性。
ABCD
提高技术水平
加强技术研发和人才培养，提高激光加工技术的 水平和应用范围。
加强安全管理
建立健全的安全管理制度和操作规程，加强安全 培训和教育，确保操作人员的安全。
02
光学系统的设计和制造精度直接影响激光加工的精度和效果。
光学系统的清洁和维护对于保证其性能和稳定性非常重要。
03
加工机床
1
加工机床是用来固定和加工工件的设备，通常具 有高精度和高稳定性的特点。
激光加工工艺技术
激光加工工艺技术激光加工技术是一种高精度、高效、非接触的加工方法，随着科技的发展，激光加工技术得到了广泛应用。
激光加工技术通过将激光束聚焦在工件上，使其局部区域受热膨胀，从而实现工件的切割、打孔、焊接等加工目的。
一、激光加工的优势激光加工有许多传统加工方法无法比拟的优势。
首先，激光加工具有非接触性，可以在不与工件直接接触的情况下进行加工操作，从而避免了由接触引起的破坏和变形。
其次，激光加工具有高精度性，激光束的聚焦能力非常强，可以实现对工件进行精确的加工。
此外，激光加工速度快，能够提高生产效率，降低生产成本。
最后，激光加工适应性强，可以处理各种不同材料，包括金属、非金属、塑料等。
二、激光切割技术激光切割是激光加工技术中的一项重要应用。
激光切割利用激光束的高能量密度，沿着切割线对工件进行切割。
激光切割技术具有加工精度高、切割速度快、没有切割缝隙等优点。
激光切割可广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备等行业。
对于金属材料，激光切割可应用于钢板、铝板等的切割。
三、激光打孔技术激光打孔技术是用激光束对工件进行局部加热，使其熔化或者汽化，从而在工件上形成小孔。
激光打孔技术具有高精度、高速度的特点，适用于金属、塑料等材料的打孔。
激光打孔技术广泛应用于电子设备、汽车制造等行业。
激光打孔的优势是可以处理复杂的孔形、孔径较小、孔壁光滑等。
四、激光焊接技术激光焊接技术是利用激光束将工件表面加热至熔点或汽化点，在一定的压力下进行焊接。
激光焊接技术具有加工精度高、焊接速度快、焊接接头均匀等优点。
激光焊接广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备等行业。
激光焊接可以实现不同材料的焊接，包括金属材料、塑料材料等。
总之，激光加工技术具有很多优势，并且在多个行业中得到了广泛应用。
激光切割、激光打孔、激光焊接等激光加工技术，可以提高生产效率，降低生产成本，并且可以实现高精度、高速度的加工。
随着科技的不断进步和激光技术的不断发展，相信激光加工技术在未来会有更加广阔的应用前景。
激光加工技术及应用
激光加工技术及应用一、激光加工技术的概念和分类激光加工技术是指利用激光器的能量将材料加工形成所需形状、尺寸和性能的一种加工方式。
激光加工技术是一种非传统的加工方式，具有高能量密度、高精度、高稳定性、高速率和无接触等优势。
激光加工技术可以分为激光切割、激光打孔、激光刻蚀、激光焊接等几类。
其中，激光切割是指在所需要加工的材料表面上利用激光的高能量和高功率进行熔化和气化加工；激光打孔是指通过将激光束聚焦在材料表面上产生高能量的激光束，在材料内部进行加工，形成所需的孔洞；激光刻蚀是将激光束聚焦在表面上，通过激光束的作用使材料表面发生化学反应从而加工所需形状；激光焊接是将两个或多个材料在相互接触的部分加热至熔化温度，然后再冷却固化加工。
二、激光加工技术的应用领域1、微电子加工领域：激光加工技术可以用于微电子器件加工、电线绕制和电路板制造等领域。
激光器的小尺寸和高能量密度，可以实现微电子器件加工的高精度、高速度和无接触加工。
2、汽车工业领域：激光加工技术可以用于汽车钣金加工、车身建模和车灯制造等领域。
激光器的高能量密度可以快速和准确地切割和加工钣金材料，同时可以实现车身建模的高精度和自由度的加工。
3、机械制造领域：激光加工技术可以用于零部件加工、装配和零件修复等领域。
激光器可以实现高精度和高速率的加工，同时可以进行自动化生产线的组装和检测。
激光加工技术还可以用于各种材料的修复和表面处理。
4、医疗领域：激光加工技术可以用于手术切割、手术焊接和皮肤美容等领域。
激光器的高精度和高能量可以实现手术的精确、快速和无创治疗。
激光加工技术还可以用于皮肤美容和脱毛等领域。
5、航空航天领域：激光加工技术可以用于航空航天器的制造和维护领域。
激光器可以实现超高精度的加工和组装，同时可以进行航空器的检测和预警。
三、激光加工技术的优势和展望1、激光加工技术具有很高的精度和速度，可以将加工的误差降低至微米乃至亚微米级别，同时可以保证高速率的加工。
第5章激光加工
图5-7 焦点位置对孔形状的影响
4．光斑内的能量分布 ．
I I I
(a)
(b)
(c)
图5-8光斑能量分布对打孔质量的影响 光斑能量分布对打孔质量的影响
5．激光的多次照射 ．
第一次照射后
第二次照射后
第三次照射后
图5-9 光管效应示意图
6．工件材料 ．
二、激光切割
激光切割的原理和激光打孔原理基本相同。 激光切割的原理和激光打孔原理基本相同。 所不同 的是工件与激光束要有相对移动。 的是工件与激光束要有相对移动。激光切割大都采用重 复频率较高的脉仲激光器或连续振荡的激光器 或连续振荡的激光器。 复频率较高的脉仲激光器或连续振荡的激光器。
平平平 激激激 聚聚聚平 激激激 喷喷 辅辅辅辅 钛钛被
图5-10 CO2气体激光器切割钛合金示意图
激光切割大多采用大功率的CO2激光器，对于精 激光器， 激光切割大多采用大功率的 激光器 细切割，也可采用YAG激光器。 激光器。 细切割，也可采用 激光器 激光可以切割金属，也可以切割非金属。 激光可以切割金属，也可以切割非金属。在激光 切割过程中， 切割过程中，由于激光对被切割材料不产生机械冲击 和压力，再加上激光切割切缝小，便于自动控制， 和压力，再加上激光切割切缝小，便于自动控制，故 在实际中常用来加工玻璃、陶瓷、 在实际中常用来加工玻璃、陶瓷、各种精密细小的零 部件。 部件。 激光切割过程中， 激光切割过程中，影响激光切割参数的主要因素 有激光功率、吹气压力、材料厚度等。 有激光功率、吹气压力、材料厚度等。
图5-1 激光切割的样件
手机盖
集成块
图5-2 激光打商标
图5-3 激光雕刻
图5-4 激光快速成型
§5.1 激光加工的原理和特点
激光加工技术
目前，国外激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。打孔峰值功率高达30~50kw，打孔用的脉冲宽度越来越窄，重复频率越来越高，激光器输出参数的提高，很大程度上改善了打孔质量，提高了打孔速度，也扩大了打孔的应用范围。国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及手表宝石轴承的生产中。
激光加工应用领域中，CO2激光器以切割和焊接应用最广，分别占到70％和20％，表面处理则不到10％。而YAG激光器的应用是以焊接、标记（50％）和切割（15％）为主。在美国和欧洲CO2激光器占到了70~80％。我国激光加工中以切割为主的占10％，其中98％以上的CO2激光器，功率在1.5kW~2kW范围内，而以热处理为主的约占15％，大多数是进行激光处理汽车发动机的汽缸套。这项技术的经济性和社会效益都很高，故有很大的市场前景。
－－对加工技术的研究少，尤其对精细加工技术的研究更为薄弱，对紫外波激光进行加工的研究进行的极少。
－－激光加工设备的可靠性、安全性、可维修性、配套性较差，难以满足工业生产的需要。
三、“十五”目标及主要研究内容
1．目标
“十五”的主要工作是促进激光加工产业的发展，保持激光器年产值20％的平均增长率，实现年产值200亿元以上；在工业生产应用中普及和推广加工技术，重点完成电子、汽车、钢铁、石油、造船、航空等传统工业应用激光技术进行改造的示范工程；为信息、材料、生物、能源、空间、海洋等六大高科技领域提供崭新的激光设备和仪器。
2．主要研究内容
（1）激光加工用大功率CO2和固体激光器及准分子激光器的引进机型研究，提高国产机水平；同时开发和研制专用配套的激光加工机床，提高激光器产品在生产线上稳定运行的周期，力争在国内建立较全面的加工用激光器的生产基地。
对激光加工技术的理解与认识
对激光加工技术的理解与认识一、激光加工技术简介1.1 什么是激光加工技术？激光加工技术是一种利用激光光束对材料进行加工和加工的技术。
它具有高精度、高速度、无接触、无热影响区等特点，被广泛应用于各个领域。
1.2 激光加工技术的分类•激光切割：利用激光光束对材料进行切割，常见于金属加工领域。
•激光打标：利用激光光束对材料进行永久性标记，常见于工业产品标识等领域。
•激光焊接：利用激光光束对材料进行焊接，通常应用于金属材料的精密焊接。
•激光钻孔：利用激光光束对材料进行孔洞加工，常用于陶瓷、玻璃等材料的加工。
二、激光加工技术的原理2.1 激光的发射原理激光发射的原理是通过激发物质产生受激辐射，这种辐射经过增益介质的反射、传播和放大，最终形成激光束。
2.2 激光与材料的相互作用激光与材料相互作用时，会发生吸收、反射、传导和散射等现象。
吸收激光能量的材料会发生加热，从而引起材料的融化、汽化或化学反应。
2.3 激光加工的控制参数激光加工过程中，影响加工质量的关键参数包括激光功率、激光束聚焦直径、加工速度以及材料的光学特性。
三、激光加工技术的应用领域3.1 工业制造激光加工技术在工业制造中得到广泛应用。
比如，激光切割可以用于金属板材的裁剪，激光打标可以用于产品标识。
3.2 电子制造在电子制造领域，激光加工技术可以用于电路板的制造和组装，以及半导体芯片的加工。
3.3 医疗领域激光加工技术在医疗领域有着重要应用，例如激光手术刀可以用于精确的手术操作，激光治疗可以用于皮肤病变的治疗。
3.4 精密仪器制造激光加工技术在精密仪器制造中发挥着重要作用。
比如，利用激光焊接可以实现对微型零件的可靠连接。
四、激光加工技术的优势与挑战4.1 优势•高精度：激光加工技术能够实现微米级别的加工精度，适用于精密加工领域。
•高速度：激光加工速度快，能够大幅提高生产效率。
•无接触：激光加工过程中，光束与材料无接触，避免了因机械接触而引起的损伤。
激光加工技术是什么及特点【详细介绍】
激光加工是什么内容来源网络，由深圳机械展收集整理！更多激光切割机展示，就在深圳机械展！激光雕刻加工是激光系统常用的应用。
根据激光束与材料相互作用的机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。
激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光雕刻切割、表面改性、激光镭射打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度激光高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。
包括光化学沉积、立体光刻、激光雕刻刻蚀等。
原理编辑激光加工是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。
激光加工不需要工具、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。
激光加工的优势激光加工属于无接触加工,并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。
它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料。
激光加工柔性大主要用于切割、表面处理、焊接、打标和打孔等。
激光表面处理包括激光相变硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。
激光加工技术主要有以下独特的优点：①使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益。
②可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工;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。
③激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。
④可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料。
⑤激光束易于导向、聚焦实现作各方向变换，极易与数控系统配合、对复杂工件进行加工，因此它是一种极为灵活的加工方法。
激光加工技术原理
激光加工技术原理激光加工技术是一种利用激光束对材料进行切割、焊接、打孔等加工的方法。
它具有高精度、高效率和非接触性的特点，在工业生产中得到广泛应用。
本文将从激光加工的原理、设备和应用等方面进行介绍。
一、激光加工的原理激光加工的原理基于光与物质的相互作用。
激光是一种具有高度聚焦性和高能量密度的光束，当激光束照射到材料表面时，会引起材料的光热效应。
这种效应是指激光能量被吸收后，使材料温度升高，进而导致材料的熔化、汽化或者燃烧。
在激光加工过程中，激光束的能量可以通过吸收、散射和反射等方式与材料相互作用。
当激光束被吸收时，光能会转化为材料的内能，使材料温度升高。
当激光束被散射时，光能会在材料内部扩散，增加材料的温度分布。
当激光束被反射时，光能会在材料表面反弹，对激光加工效果产生影响。
二、激光加工设备激光加工设备主要包括激光器、光束传输系统和加工头等组成。
激光器是激光加工的核心部件，它能够产生高能量、高亮度和高单色性的激光束。
光束传输系统用于将激光束传输到加工头位置，并保持光束的稳定。
加工头则负责将激光束聚焦到材料表面，实现切割、焊接或打孔等加工过程。
在激光加工设备中，还通常配备了控制系统和冷却系统。
控制系统用于调节激光器的输出功率、频率和工作模式等参数，以实现对加工过程的精细控制。
冷却系统则用于保持激光器和光束传输系统的温度稳定，以确保设备长时间稳定工作。
三、激光加工的应用激光加工技术在许多领域都有广泛的应用。
在工业制造中，激光切割技术可以用于金属板材、塑料、木材等材料的切割，具有高速、高精度和无变形的优点。
激光焊接技术可以用于金属材料的焊接，具有熔合深度大、热影响区小的特点。
激光打孔技术可以用于金属、陶瓷等材料的孔加工，具有孔径小、精度高的特点。
除了工业应用，激光加工技术还在医疗、电子、通信等领域得到了广泛应用。
在医疗领域，激光治疗技术可以用于眼科手术、皮肤美容等治疗过程中，具有微创、精确和无痛的特点。
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非金属材料的激光切割应用前景
E、激光束聚焦后功率密度高，能切割各 种材料，如高熔点材料、硬脆材料。 F、可在大气中或任意气体环境中进行切割， 不需真空装置。 G、噪声低，无公害
3） 激光切割分类
2013年7月10日星期三
※ 汽化切割:工件在激光作用下快速加热至沸点，部分材料化作蒸汽 逸去，部分材料为喷出物从切割缝底部吹走。这种切割机制所需激光 功率密度一般为108Ｗ/cm2左右，是无熔化材料的切割方式，适用木材、 塑料等。 ※ 熔化切割: 激光将工件加热至熔化状态，与光束同轴的氩、氦、氮 等辅助气流将熔化材料从切缝中吹掉。熔化切割所需的激光功率密度 一般为107Ｗ/cm2左右，适合金属材料。 ※ 氧助熔化切割: 金属被激光迅速加热至燃点以上，与氧发生剧烈的 氧化反应（即燃烧），放出大量的热，又加热下一层金属，金属被继 续氧化，并借助气体压力将氧化物从切缝中吹掉。适用金属材料。
2013年7月10日星期三
治疗冠心病的最后一招心肌激光打孔 心肌激光打孔术的“灵感”源于鳄鱼、蛇等两栖类动物。早在 1933年就有科学家发现两栖类动物的心外膜冠脉系统不发达，心肌 呈海绵状，内有大量的管状腔隙及窦状隙与心腔相通。两栖类动物 的心肌血供并非来自冠脉系统，而是左室腔内的氧饱和血通过心肌 内腔隙直接灌注到心肌。1965年医生们试着采用针头穿刺心肌产生 心肌内孔道以达到心肌血运重建的目的。80年代以后，应用激光进 行心肌血运重建获得成功。激光心肌血管重建手术分为两类：一是 心外膜法，即开胸式，是从心外膜向心腔内打孔，直至将心肌打穿 形成隧道。另一种是心内膜法，它是将激光通过光导纤维从股动脉 进入左心室，从左心室心内膜向外打孔形成隧道，但不需要打穿心 肌。它可以做到创伤很小，在心内科即可操作。
2013年7月10日星期三
A、激光器： CWCO2激光器，不超过500w的中等激光功率。 B、所需的激光功率：
P QWlv
Q材料蒸发所需的能量（KJ/cm3）
W切缝宽（cm）
L板厚（cm） V切割速度（cm/s）
2013年7月10日星期三
对于非金属材料，Q值可以小于0.4kJ· -3，而对于 cm 玻璃类材料，Q值高于100kJ· -3。 cm
2）、激光切割的特点
2013年7月10日星期三
A、切割速度快，热影响区小。热影响层深度 0.05--0. 1mm，热畸变形小。 B、切割质量好。切口边缘平滑，无塌边，无切割残渣。对轮廓复杂和小曲 率半径等外形均能达到微米级精度的切割。割缝窄。一般为0.1--1mm。
C、无刀具磨损，没有接触能量损耗，也 不需更换刀具，易于实现自动控制。
2013年7月10日星期三
激光打孔原理：加工头将激光束聚焦在材料上需加工孔的位置，适当选择 各加工参数，激光器发出光脉冲就可以加工出需要的孔。
2013年7月10日星期三
1）、功率密度要求 106~109W/cm2的脉冲激光
2）、孔深（激光打孔宜采用高功率密度的脉冲激光打孔。）
E0 d 2 a0 [(C (Tb T0 ) Lm Lv ]
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3）、打孔质量的影响因素（脉宽和聚焦位置） 怎样用好激光“钻头”？ A、脉冲能量一定时：脉宽增加，功率密度下降，融熔了的材料没有办法充 分汽化，却把在它附近的材料加热，使熔化层增厚，结果，被打出来的小孔 在形状大小上就不那么规整。如果使用的是高重复率激光器输出的光脉冲， 这时每个光脉冲平均的能量并不很高，但由于光脉冲的宽度窄，功率水平却 不低。于是每个激光脉冲在材料上形成的融熔体不多，主要是发生汽化。由 于使小孔附近的材料加热时融熔体很少，因而也就不出现在用单脉冲打孔时 出现的事。打出的小孔形状和大小就规整得多了。 B、焦点位置的选择：对于比较厚的材料，激光束焦点位置应位于工件的 内部，如果材料比较薄，激光束焦点需放在工件表面的上方。这样的安排 会让打出来的小孔上下大小基本上一致，不出现“桶状”的小孔。
4)、影响激光切割质量的因素
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激光切割质量包括： 割缝入口处轮廓清晰，割缝窄、割缝边的热影响层小， 无切割粘渣，切割表面光洁等。 影响激光切割质量的因素： 激光功率、激光振荡模式、焦点位置、辅助 气体和切割速度等。
A、激光功率： 激光功率增加、其切割速度和工件的切割厚度增加，但 切割效率降低。确定切割速度和切割厚度的主要参数是激 光的功率和材料的性能。
B、光束模式 聚焦能力与它光束模式有关。基模(TEM00) ，光斑内能量呈高斯分 布，几乎可把光束聚焦到理论上最小的尺寸。而高阶或多模光束的能量 分布较扩张，经聚焦的光斑较大而能续密度较低，用它来切割材料犹如 一把钝刀。
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C、焦点位置 焦点位置对熔深和熔池形状的影响很 大。这种影响对切割虽不像对焊接那样 大，但无疑影响切割质量。图所示为采 用激光切割5mm厚高合金钢板时的焦点 价置与切割缝宽度的关系曲线。由图可 知；在焦距位置距工件表面1mm处所得 到的割缝最窄。透镜焦长小，光束聚焦 后功率密度高，但焦深受到限制。它适 用于簿件高速切割，此时应使焦距的位 置维持恒定不变：长焦透镜的聚焦光斑 功率密度低，但其焦深大，可用来切割 厚材料：板材越厚，焦点位置的正常范 围越窄。
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D、辅助气体和喷嘴
辅助气体的作用是：
※ 与金属产生放热化学反应，增加能量强度。 ※ 从切割区吹掉熔渣，清洁切缝； ※ 冷却切缝邻近区域，减小热影响尺寸； ※ 保护聚焦透镜，防止燃烧产物沾污光学镜片。
喷嘴的设计原则
※喷嘴孔尺寸必须容许光束顺利通过， 避免孔内光束与喷嘴接触。 ※喷嘴喷出的辅助气流必须能使去除切 缝内熔融物和加强切割作用有效耦合。 气流量与喷嘴尺寸关系
L Kd Pn
2
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激光切割对气流的基本要求是 进入切口的气流量要大，速度要高， 以便有充足的氧气使切口材料充分 进行放热反应，并有足够的动量将 熔融材料喷射带出。而这些都与气 流作用在工件表面的滞止压力有关， 可称之为切割压力。为了得到高的 切割速度和切口质量，切割压力应 该大。
当Pn/Pa=3，喷出超音速气流 E、切割速度: 在一定功率条件下，板厚越大，切割速度越小。切 割速度对切口表面粗糙度也有较大影响。
5)、金属材料激光切割
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A、激光器： 快轴流CO2激光器 B、切割参数：
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C、影响激光切割质量的因素： 激光切缝表面的切缝宽 度和热影响区均随激光切 速的增加而减小，并在切 缝下表面切缝的宽度和热 影响区最小。
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※ 激光打孔中离焦量对打孔的影响
离焦量对打孔质量的影响
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4）、激光打孔的应用
陶瓷·Φ0.5mm孔· 激光打孔
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叶片·Φ0.5mm小孔· 激光打孔
叶片是喷气涡轮发动机的重 要部件之一。工作状态下，该部 件在高温燃气中高速旋转。为提 高叶片的耐高温性能，人们正在 积极研制一种新型叶片， 该叶片 具有特殊的中空结构，并在表面 用激光打孔工艺制作了一系列与 中空部分贯通的小孔。 工作时向 叶片中空部分不断灌入冷气，经 小孔泄出后在叶片表面形成冷气 保护膜。这样叶片虽处于高温燃 气之中，其本身温度相对而言并 不很高。显然，这种设计极大地 改善了叶片的耐高温性能，有益 于延长叶片的使用寿命。
第三章
激光加工技术
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1. 激光打孔和切割 2.激光焊接 3. 激光表面改性技术 4. 激光清洗技术
3.1
激光打孔和切割
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1、激光打孔 在元件上开个小孔是件很常见的事。但是，如果要求在坚硬的材料上， 比如在硬质合金上打大量0.1毫米到几微米直径的小孔，用普通的机械加工 工具怕是不容易办到，即使能够做，加工成本也会很高。现有的机械加工技 术在材料上打微型小孔是采用每分钟数万转或者几十万转的高速旋转小钻头 加工的，用这个办法一般也只能加工孔径大于0.25毫米的小孔。在今天的工 业生产中往往是要求加工直径比这还小的孔。比如在电子工业生产中，多层 印刷电路板的生产，就要求在板上钻成千上万个直径约为0.1～0.3毫米的小 孔。显然，采用刚才说的钻头来加工，遇到的困难就比较大，加工质量不容 易保证，加工成本不低。早在本世纪60年代后，科学家在实验室就用激光在 钢质刀片上打出微小孔，经过近30年的改进和发展，如今用激光在材料上打 微小直径的小孔已无困难，而且加工质量好。打出的小孔孔壁规整，没有什 么毛刺。打孔速度又很快，大约千分之一秒的时间就可以打出一个孔。
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过滤板· 82万个Φ0.7mm孔 (3mm厚不锈钢板)
国家电力公司《防止电力生 产重大事故的二十五项重点 要求》第11.3.1.1及11.3.1.2 条发电机内冷水系统滤网需 要将钢丝、铜丝滤网等更换 为激光打孔的不锈钢板新型 水过滤器滤网，防止滤网破 碎进入发电机线圈。采用了 高强度激光打出的微孔不锈 钢网板，可阻挡杂质及颗粒 进入发电机线棒，防止杂质 堆积造成线棒阻塞的事故发 生。
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切缝宽度和热影响区与激光切速关系。
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焦点位置对切口粗糙度的影响
喷嘴的形状和大小及吹氧压力对激光切割质量有较大影响
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吹气压力与切割速度关系
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几种切割方式的比较
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6）、非金属激光切割
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B、脉冲YAG激光打精密孔 例如用脉冲YAG激光能在厚度为1mm的珍珠宝石上打出16个直径为 0.2mm的高精度系列孔，加工精度为±0.03mm，孔间隔为0.01mm，加工 速率为每分钟打一个孔。 用脉冲YAG激光对0.005mm厚的钛和钼薄箔进行打孔，孔径可达 0.02mm；用脉冲YAG激光对0.07mm厚的氧化铝陶瓷材料打孔，孔径为 0.15mm，打孔精度为± 0.2mm。 C、脉冲CO2激光打孔 像钢铁之类的金属材料对YAG波长激光吸收率较高，故宜采用YAG激 光打孔。但是，陶瓷、玻璃和塑料之类的非金属材料对CO2激光具有较高 的吸收率。因此对这类非金属材料适合采用脉冲CO2激光打孔。 此外普通香烟过滤嘴上的小孔、喷雾器阀门上的小孔，也在采用激光加 工。喷雾器罐和瓶子颈部都有一个用来控制压缩物质（比如除臭剂、油料或 者其他液体）的流量，阀门使用的性能就由喷雾器上这只小孔来决定了。这 只小孔的直径为10微米到40微米，用其他机械加工方法不那么好做，用激光 来加工，能保证质量，每小时还可以打4万个小孔呢！