激光加工技术的原理及应用
第五章 激光加工
频率的脉冲激光器。
• 切割金属材料：同轴吹氧工艺
• 切割布匹、纸张、木材等易燃材料：同轴吹保护
气体（二氧化碳、氮气等）
激 光 加 工
三、激光刻蚀打标记
• 小功率的激光束可用于对金属或非金属表面进行 刻蚀打标，加工出文字图案或工艺美术品。例如， 可在竹片上刻写缩微的孙子兵法、毛主席诗词等。 • 激光还可用于表面热处理、表面改性等加工。
激 光 加 工
激 光 加 工 根据光的量子学说，又可以认为光是一种具有一定能量 的以光速运动的粒子流，这种具有一定能量的粒子就称为光 子。不同频率的光对应于不同能量的光子，光子的能量与光 的频率成正比，即
E = hν
式中：E—光子能量； —光的频率；
h—普朗克常数。
一束光的强弱与这束光所含的光子多少有关，对同一频率 的光来说，所含的光子数多，即表现为强；反之，表现为弱。
2、按工作 方式分类
（一） 固体激光器
1.固体激光器的基本组成： 工作物质、光泵（脉冲氙灯）、玻璃套管、滤光液、冷却水、
聚光器、谐振腔等
激 光 加 工
光学谐振腔作用：
是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其
他频率和方向的光加以抑制。如图，凡不沿谐振腔轴线运动的 光子均很快逸出腔外，与工作介质不再接触。沿轴线运动的光
激 光 加 工
第一节 激光加工的原理与特点 （一）光的物理概念及原子的发光过程 1．光的物理概念
光具有波粒二象性。根据光的电磁学说，可以 认为光实质上是在一定波长范围内的电磁波。
c λ= ν
人们能够看见的光称为可见光，它的波长为0.4～0.76 μm。可见光根据波长不同分为红、橙、黄、绿、蓝、 青、紫等七种光，波长大于0.76的称红外光或红外 线，小于0.4的称紫外光或紫外线。
激光加工技术的应用综述
激光加工技术的应用综述激光加工技术是近年来备受关注的一种加工方式。
利用激光的高聚焦特性，可以实现对各种材料的精细加工。
激光加工技术已被广泛应用于制造业、医疗产业、航空航天等领域中。
本文将对激光加工技术的应用进行综述。
一、激光切割激光切割是激光加工技术中最常见的应用之一。
它是利用激光束的高能量和高密度来切割各种材料的一种方法。
激光切割广泛应用于金属材料、木材、塑料、陶瓷等材料的加工中。
与传统的机械切割方式相比，激光切割具有更高的精度和更少的浪费。
目前，激光切割已被广泛应用于汽车制造、建筑材料、电子器件等产业。
二、激光焊接激光焊接是将两种或两种以上的材料通过激光束的热作用进行精密焊接的一种方法。
激光焊接广泛应用于金属材料、塑料等材料的加工中。
相比于传统的焊接方式，激光焊接可以实现更高的精度和更少的材料损耗。
目前，激光焊接已被广泛应用于汽车制造、电子器件等产业。
激光焊接能够实现多种材料的焊接，如钢和铝、钢和铜等。
激光焊接还被应用于制造航空航天设备和医疗器械等领域。
三、激光打标激光打标是利用激光束的高能量在材料表面刻印图案或文字的一种方法。
激光打标具有非常高的精度和速度，并且可以用于切割及印刷生产。
激光打标已广泛应用于食品包装、饮料瓶等产品上的生产日期、批号等信息的刻印。
激光打标还被应用于汽车零件、电子器件等产品上的品牌、规格等信息的刻印。
四、激光雕刻激光雕刻是利用激光束的高密度和高能量在材料表面进行切割和细节雕刻的一种方法。
激光雕刻具有非常高的精度和速度，并且可以应用于各种材料的加工，如木材、玻璃、金属等。
激光雕刻已广泛应用于珠宝、玩具、艺术品等领域。
五、激光减薄激光减薄是利用激光束的高能量将材料表面进行微细减薄的一种方法。
激光减薄广泛应用于电子器件、汽车制造等产业中。
它可以实现对微小零件的精细加工，使得器件更加轻薄、高效。
总之，激光加工技术具有非常高的精度和速度，可以应用于各种材料的加工。
随着技术的不断发展和进步，激光加工技术在制造、医疗、航空航天等领域的应用将会越来越广泛。
激光的物理原理及应用
激光的物理原理及应用一、激光的物理原理激光是一种特殊的光，具有高度的单色性、高度的定向性和高度的相干性。
它与普通光相比具有明显的差别，这些差别源于激光的物理原理。
1. 激发过程激光的产生是通过能传递电磁辐射的粒子或电磁波作用于物质的原子或分子上。
激光的产生主要是通过激发过程完成的，即外界能量的输入使原子或分子跃迁到一个能量较高的能级，然后返回到基态时产生辐射。
2. 反射和共振激光能产生高度的定向性和相干性，主要得益于激光的反射和共振效应。
在激光器中，光线被分别反射和放大，使得光线仅在特定方向上被放大，并且具有相同的频率和相位。
二、激光的应用激光作为一种特殊的光，具有各种各样的应用。
以下是一些常见的激光应用：1. 切割与焊接激光切割和焊接广泛应用于金属材料的加工领域。
激光切割通过高能量激光束将材料焦化和蒸发，从而实现高精度的材料切割。
激光焊接则利用高能量激光束将两个或多个材料的接触面加热到融化点，从而实现材料的连结。
2. 医疗美容激光在医疗美容领域有着广泛的应用。
激光可以用于皮肤去除、刺青去除、毛发去除等。
激光在医疗美容中的应用由于其高度的定向性和高度的单色性，可以精确地作用于皮肤组织，从而实现更精细的治疗效果。
3. 印刷与制图激光打印技术已经成为现代印刷行业的重要组成部分。
激光打印通过激光束照射感光鼓，使得鼓表面的电荷分布发生变化，从而实现对纸张的印刷。
激光打印具有高速、高精度和高分辨率的特点，在印刷行业中得到了广泛的应用。
4. 雷射测距激光测距是一种常见的测距技术，广泛应用于测绘、建筑和工程等领域。
激光测距利用激光束的光程差原理，通过发射激光束到目标并接收回波的时间差来计算目标距离。
5. 光纤通信激光在光纤通信中也起到了关键作用。
通过将光信号转换为脉冲激光信号，可以在光纤中传输远距离的信号。
激光的高度的定向性和相干性使得光信号能够在光纤中保持较小的损耗和失真。
结论激光的物理原理和应用非常广泛，不仅在科学研究中有重要地位，也在各个领域得到了广泛的应用。
激光的原理和应用
激光的原理和应用激光，全称为光子激发放射。
它是由震荡原子发出的强光束，具有高亮度、单色性和方向性，广泛应用于医疗、通信、工业、科学研究等领域。
激光作为一种新兴的光源，其原理和应用非常值得关注。
一、激光的原理激光的产生是利用原子、分子或离子等粒子在外界刺激下产生电子从低能量级跃迁到高能量级，然后再自发辐射出同一频率和相位的光，最后形成强、单色、准相干、方向性好的激光束。
激光的原理主要包括三种：受激辐射、光学共振腔原理和增益介质。
其中，受激辐射原理是指在外界光的刺激下，具有一定能量的电子从低能量级跃迁到高能量级，同时放出一个与外界光频率、同相位，且能量和方向相同的光子。
光学共振腔原理则是利用两面反射镜将介质中的激光束反复反射，使光子增多，从而放大了激光束的强度。
增益介质是激光发射过程中具有产生激光所必需的放大介质，它能够将吸收的能量转化为激光能量，从而提高激光功率和稳定性。
二、激光的应用激光作为一种新兴的光源，应用范围非常广泛，下面介绍几个典型的激光应用领域：1、医学领域激光在医学领域的应用主要是通过激光束去照射人体的组织或器官，实现医疗治疗的效果。
例如，激光手术是一种高科技医疗手段，可以在减轻病人痛苦的同时提高手术的精度和效果。
其他如激光治疗近视、皮肤光纤激光剥脱术、激光疤痕修复等，也成为了常见的激光医疗领域应用。
2、工业领域激光在工业领域的应用非常广泛，例如激光切割、激光打标、激光焊接等。
激光切割技术是将激光束照射到金属板上进行切割，提高了切割的精度和效率，同时还可应用于各种形状和尺寸的材料切割。
激光打标则是用激光束对物体进行标记，可以应用在各种材料上，加工效果好，标记质量高。
3、通信领域激光在通信领域的应用主要是光纤通信。
光纤通信是一种利用激光发射器将光信号传输到纤维内，然后通过纤维将光信号传输到目标点的通信方式，与普通的电信传输方式相比，光纤通信传输的速度快、损耗低、带宽高、安全可靠。
总之，激光的原理和应用是现代科技中的必备知识，在不同领域的应用中，能够为我们带来前所未有的便利和进步。
激光的特点应用及原理
激光的特点、应用及原理一、激光的特点激光（laser）是一种特殊的光波，具有以下几个特点：1.高度聚焦性：激光具有高度聚焦性，可以通过光学器件将其聚焦到小的点上，因此激光可以集中能量，实现高精度的加工和测量。
2.单色性：激光是单色光，其波长非常狭窄，只有一个确定的波长。
这使得激光可以在光谱分析、激光干涉等领域有着广泛的应用。
3.相干性：激光是相干光，具有相位一致性。
这种相位一致性使得激光在干涉、衍射等光学现象中表现出特殊的特点。
4.高亮度：激光束非常亮，具有高亮度。
这使得激光可以在远距离传输，并且可以在光通信、激光雷达等领域发挥作用。
二、激光的应用激光由于其特殊的性质，在多个领域得到了广泛的应用，下面列举了一些常见的激光应用：1.激光切割和焊接：由于激光具有高度聚焦性和能量密集性，因此常被用于金属切割和焊接。
激光切割和焊接具有高效、精确的优点，在制造业中有广泛应用。
2.激光医学：激光在医学领域有着重要的应用。
例如，激光手术可以代替传统手术，减少损伤和愈合时间；激光美容可以去除痣、纹身等。
3.激光测量和定位：由于激光具有高精度和高亮度，因此经常被用于测量和定位。
激光测距仪、激光雷达等设备广泛应用于工程测量、地质勘探等领域。
4.激光显示和光通信：激光被用于制造高清晰度的激光电视、投影仪等显示设备，同时也被应用于光纤通信，提高传输速度和质量。
三、激光的原理激光的产生是通过激发介质原子或分子，使其达到激发态，然后通过受激辐射产生的光的放大和反馈而产生的。
激光的产生过程可以分为以下几个步骤：1.激发：通过电流、光、化学反应等方式激发介质原子或分子，使其达到激发态。
2.受激辐射：当激发态的原子或分子遇到足够多的光子时，它们将发生受激辐射，释放出与入射光子相同的频率和相位的光子。
3.放大：放大器中包含了活性介质，这些活性介质被激发态的原子或分子所占据。
当受激辐射的光经过放大器时，由于反复的受激辐射作用，光的强度会不断增强。
激光加工实训报告
一、实训背景随着科技的飞速发展，激光加工技术凭借其独特的优势，在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
为了深入了解激光加工技术的原理和应用，提高自身的实践能力，我参加了本次激光加工实训。
通过为期一周的实训，我对激光加工有了更为全面的认识。
二、实训目的1. 掌握激光加工的基本原理和工艺流程。
2. 熟悉激光加工设备的操作方法。
3. 了解激光加工在各个领域的应用。
4. 提高自身的实践能力和创新意识。
三、实训内容本次实训主要分为以下几个部分：1. 激光加工基本原理（1）激光的产生：激光是一种受激辐射的光，具有方向性好、单色性好、相干性好、能量密度高等特点。
（2）激光加工原理：利用激光束与物质相互作用的特性，对材料进行切割、焊接、熔覆、清洗等加工。
2. 激光加工工艺（1）激光切割：利用高能量密度的激光束对材料进行切割，具有速度快、精度高、切口光洁等优点。
（2）激光焊接：利用激光束将金属材料加热至熔化状态，实现焊接，具有焊接速度快、热影响区小、焊接质量好等特点。
（3）激光熔覆：在基体表面熔覆一层或多层材料，提高材料的耐磨性、耐腐蚀性等性能。
（4）激光清洗：利用激光束对工件表面进行清洗，具有清洗效果好、无污染等优点。
3. 激光加工设备（1）激光器：产生激光束的核心部件，包括固体激光器、气体激光器、光纤激光器等。
（2）激光加工头：将激光束传输到工件表面，进行加工。
（3）控制系统：控制激光加工过程，包括激光功率、扫描速度、加工路径等参数。
4. 激光加工应用（1）航空航天：激光加工技术在航空航天领域得到广泛应用，如飞机机体、发动机等零部件的加工。
（2）汽车制造：激光加工技术在汽车制造中用于车身焊接、内饰件加工等。
（3）电子行业：激光加工技术在电子行业用于芯片切割、焊接等。
（4）医疗行业：激光加工技术在医疗领域用于医疗器械、手术器械的加工。
四、实训过程在实训过程中，我首先了解了激光加工的基本原理和工艺流程，然后学习了激光加工设备的操作方法。
浅谈激光加工技术在机械制造中的应用
浅谈激光加工技术在机械制造中的应用【摘要】激光加工技术在机械制造中扮演着重要的角色，本文从激光加工技术的基本原理出发，介绍了激光切割、焊接、打标和表面处理技术在机械制造中的应用。
通过对激光加工技术的发展历程和研究意义的探讨，揭示了该技术在提高机械制造效率和质量方面的不可替代性。
结论部分展望了激光加工技术在未来的发展趋势，总结了其在实际应用中的效果。
激光加工技术的广泛应用不仅提高了机械制造的生产效率，还为制造行业带来了新的发展机遇，对于推动行业升级和发展起着重要作用。
【关键词】关键词：激光加工技术、机械制造、激光切割、激光焊接、激光打标、激光表面处理、效率、质量、发展、应用、原理、不可替代性。
1. 引言1.1 激光加工技术在机械制造中的重要性激光加工技术具有精度高、速度快、不接触工件等诸多优点，可以实现对各种材料的精确加工，包括金属、塑料、陶瓷等。
在机械制造中，激光加工技术能够实现各种复杂形状的切割、焊接、打标以及表面处理，大大提高了生产效率和产品质量。
激光加工技术还可以实现对特殊材料的加工，例如高硬度、高熔点材料等，为机械制造提供了更多可能。
而且激光加工技术还可以实现对薄板材料的加工，不会产生变形和残余应力，保证了产品的精度和稳定性。
可以说激光加工技术在机械制造中具有非常重要的地位，它为制造业提供了新的技术手段，推动了机械制造业的发展和进步。
随着技术的不断进步和完善，相信激光加工技术在机械制造领域中的应用还会得到进一步扩展和深化。
1.2 激光加工技术的发展历程随着科技的不断进步，激光加工技术逐渐得到广泛应用。
在过去几十年里，激光加工技术不断完善和改进，涌现出各种新的激光设备和应用方式，如激光切割、激光焊接、激光打标等。
这些技术的应用广泛涉及到航空航天、汽车制造、电子设备、医疗器械等领域，极大地提升了机械制造的生产效率和产品质量。
激光加工技术在机械制造领域的发展历程经历了从科研到工业应用的转变，不断创新和完善，为机械制造行业带来了巨大的发展机遇和挑战。
激光加工技术的原理及应用
激光加工技术的原理及应用激光加工技术是指利用激光束对物体进行切割、焊接、打孔、打标等各种加工处理的技术。
它是一种非接触式的加工方式，具有高能量密度、热影响区小、加工速度快、精度高等优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备、医疗器械等领域。
激光加工技术的原理是利用激光器产生的激光束，通过聚焦系统将激光束聚焦到一个很小的点上，使其能量密度达到足够高，从而使物体表面的材料被加热至融点以上，然后通过熔化、汽化、气化等方式将其去除，在此过程中激光光束所传递的能量能够被物体吸收，从而进行精确的加工。
激光加工技术的应用十分广泛。
首先，在金属材料上的应用方面，激光加工技术可以实现高质量的切割、焊接等工艺，广泛应用于汽车、航空航天等领域。
其次，在电子设备的制造方面，激光加工技术可以实现对微型电子元器件的打孔、钻孔等工艺，提高了电子器件的集成度和性能。
此外，激光加工技术还可以应用于材料表面的处理，如打标、蚀刻等工艺，可以用于制作标识、图案等需求。
另外，激光加工技术还可以应用于医疗器械领域，如激光手术刀可以实现在激光束的精准作用下，对人体组织进行切割、消融等治疗。
激光加工技术的发展也在不断提升。
首先，激光器的功率和稳定性得到了提高，使得激光加工的速度和效率更高。
其次，激光加工的精度也得到了提高，可以实现更加精密的加工要求。
此外，激光加工技术还结合了计算机控制系统，可以实现对加工过程的精确控制，提高了加工的自动化程度。
另外，激光加工技术还逐渐向多波长加工、多轴加工等领域扩展，提供了更多的选择和应用范围。
总之，激光加工技术以其高能量密度、热影响区小、精确控制等优点，广泛应用于各领域的加工处理中。
随着技术的不断发展和应用的不断拓展，相信激光加工技术将会在未来取得更多的突破和应用。
激光加工技术的原理和应用
激光加工技术的原理和应用1. 前言激光加工技术是一种利用激光光束进行材料加工的先进技术。
激光加工技术具有高精度、高效率、非接触等优点，逐渐在工业生产、科学研究等领域得到广泛应用。
2. 激光加工技术的原理激光加工技术利用激光束对材料进行加工，其基本原理如下：• 2.1 激光发射激光发射是激光加工技术的基础。
激光通过激光器产生，具有高单色性、高亮度和高度一致的特点。
• 2.2 激光聚焦激光通过透镜等光学元件进行聚焦，使其成为高度集中的光束，实现对材料的精确加工。
• 2.3 与材料相互作用激光与材料相互作用时，可以发生吸收、散射、反射等过程，使材料受到加热、熔化、气化等效果。
• 2.4 材料去除激光对材料施加的能量引起材料表面温度升高，从而使材料发生熔化、汽化等现象，最终实现对材料的去除。
3. 激光加工技术的应用激光加工技术在各个行业中有着广泛的应用，下面介绍几个典型的应用领域：• 3.1 制造业中的应用激光加工技术在制造业中起到了至关重要的作用。
例如，激光切割技术用于金属板材的切割，激光冲击技术用于零件的打孔，激光焊接技术用于零件的连接等。
• 3.2 电子行业中的应用激光加工技术在电子行业中也有着重要的应用。
例如，激光切割技术用于印刷电路板的裁剪，激光打孔技术用于电子器件的制造，激光精细焊接技术用于电子元件的连接等。
• 3.3 医疗领域中的应用激光加工技术在医疗领域中有着广泛的应用。
例如，激光手术技术用于眼科手术、皮肤整形等，激光治疗技术用于肿瘤治疗、血管疾病治疗等。
• 3.4 精密加工领域中的应用激光加工技术在精密加工领域中也发挥着重要作用。
例如，激光微加工技术用于微型元件的制造，激光雕刻技术用于精美工艺品的制作等。
4. 激光加工技术的未来发展激光加工技术作为一门高新技术，其未来发展前景广阔。
未来，随着激光器技术的不断进步和激光加工技术的应用不断扩大，激光加工技术在各个领域中的应用将得到进一步推广。
激光加工技术论文--
激光加工技术的应用与发展宫梦雷黄山学院安徽黄山 245001摘要：激光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、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等。
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。
激光能适应任何材料的加工制造，尤其在一些有特殊精度和要求、特别场合和特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。
关键词：加工原理、发展前景、强化处理、微细加工、发展前景。
一激光加工的原理及其特点1.激光加工的原理激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。
由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。
由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。
激光加工的特点激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势：①由于它是无接触加工，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。
②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。
③激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。
④激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有影响或影响极小。
因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。
⑤它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。
⑥由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此是一种极为灵活的加工方法。
⑦使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好。
例如：①美国通用电器公司采用板条激光器加工航空发动机上的异形槽，不到4H即可高质量完成，而原来采用电火花加工则需要9H以上。
仅此一项，每台发动机的造价可省5万美元。
②激光切割钢件工效可提高8-20倍，材料可节省15-30%，大幅度降低了生产成本，并且加工精度高，产品质量稳定可靠。
激光加工的原理及应用
激光加工的原理及应用激光加工是利用激光束对材料进行切割、焊接、打孔等工艺的一种现代加工技术。
其原理是将激光能量转化为材料的热能，通过控制激光束的位置和功率密度，使激光束与材料相互作用，从而达到对材料进行加工的目的。
激光加工的原理主要包括以下几个方面：1. 激光产生：激光是由激光器产生的一种高纯度、高能量、高频率的电磁波。
常见的激光器有气体激光器、固体激光器、半导体激光器等。
2. 激光导引：激光束通过光学系统的导引，使激光能够准确地照射到目标材料的加工区域。
3. 激光与材料相互作用：激光束在与材料相互作用时，会被材料吸收、反射、透过等。
当激光能量被材料吸收后，会转化为材料的热能，引起材料的热膨胀、熔化、汽化或燃烧等反应。
4. 材料加工：根据不同的加工需求，通过控制激光束的移动速度、功率密度和作用时间等参数，实现对材料的切割、焊接、打孔等加工操作。
激光加工具有以下几个主要的应用领域：1. 切割：激光切割广泛应用于金属材料、塑料、纺织品、木材等各种材料的切割加工中。
激光切割速度快、精度高，可以实现复杂形状的切割，具有很高的加工效率和质量。
2. 焊接：激光焊接可以将不同材料的工件进行连接，广泛应用于汽车制造、电子设备、航空航天等领域。
激光焊接具有焊缝小、热影响区小、焊接强度高等优点，能够提高产品的质量和可靠性。
3. 打孔：激光打孔可以对金属、塑料、玻璃等材料进行精确的穿孔加工。
激光打孔具有孔径小、孔壁光滑、加工速度快等特点，可以在材料上实现微小孔的加工。
4. 雕刻与标记：激光雕刻与标记可以对各种材料进行图案、文字、图像等的刻印加工。
激光雕刻具有高精度、高清晰度、无接触等特点，被广泛应用于装饰、工艺品、医疗器械等领域。
除了以上应用领域外，激光加工还被应用于精密加工、微加工、硬化处理等领域。
它不仅可以提高生产效率，减少能量消耗，还能实现复杂结构的加工和精密微细加工。
随着激光技术的不断进步和广泛应用，激光加工在各个领域的应用前景非常广阔。
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
发展也不足。
3、激光加工的原理和特点
3.1 激光的产生原理
（一）光的物理概念及原子的发光过程 3.1.1.光的物理概念 根椐光的电磁学说，可以认为光实质上是在一定波长范 围内的电磁波。同样也有波长λ，频率ν，波速c，它们三 者之间的关系为: c
人们能够看见的光称为可见光，它的波长为0.4～0.76μm。 波长大于 0.76μm的称为红外光或红外线，小于0.4 μm的称 为紫外光或紫外线。
为该单色光的谱线宽，是衡量单色性好坏的尺度，厶A越小，单 色性就越好。 在激光出现以前，单色性最好的光源要算氟灯，它发出的单 色光λ0 =605．7nm，在低温条件下， Δλ只有o．00047nm。激 光出现后，单色性有了很大的飞跃，单纵模稳频激光的谱线宽度 可以小于10-8nm，单色性比氖灯提高了上万倍。 （c）相干性好 光源的相干性可以用相干时间或相干长度来量度。相干时间 是指光源先后发出的两束光能够产生于涉现象的最大时间间隔。 在这个最大的时间间隔内光所走的路程(光程)就是相干长度，它 与光源的单色性密切有关，即
目前国内激光加工存在的问题：
(1)缺少适合大功率激光加工系统用的国产商品级 可靠、稳定的YAG固体激光器和CO2激光器； (2)尚无适合激光加工的国产商品级新型大功率半
导体激光器(LD)和LD泵浦的全固态激光器(DPSSL)； (3)尚缺可靠、稳定、长寿命国产商品级准分子激 光器和光纤激光器； (4)激光加工系统中的一些关键元器件和软件国内
2.2 国内激光加工产业和市场概况
自20世纪9O年代开始，随着市场经济快速发展， 国内出现了许多从事研制、生产和经营激光器和激光 加工设备的公司。但国内激光设备厂商主要以提供低 端设备为主，激光器也以传统的灯泵浦YAG固体激光 器和低端的CO2激光器为主。各种激光加工设备中的 很多关键器件都需要进口。
激光加工技术的发展与应用
激光加工技术的发展与应用随着科学技术的发展，激光技术也得到了快速的发展和应用。
激光加工技术是利用激光束在物体表面进行切割、焊接、打孔等加工过程的一种现代高科技加工方式。
本文将围绕激光加工技术的发展趋势和应用领域进行探讨。
一、激光加工技术的发展历程激光加工技术可追溯到20世纪60年代初，当时激光还只是一种新技术，但已有人发现它可以用于加工材料。
当时，人们通过钨丝炸毁，把激光照射在结晶硅上，切割了一道直径为25微米的小孔，标志着激光加工技术的诞生。
自此以后，加工时钟、半导体芯片等高精密零件、轻质化航空构件、复杂几何结构零部件，都应用了激光加工技术，尤其是在汽车、航空、电子电器等领域的应用越来越广泛。
随着激光技术的不断发展，激光加工技术的发展也取得了显著的进展。
绿色激光、紫外激光、红外激光以及连续波、脉冲波激光等高精度加工技术，逐渐代替了传统的加工工艺，成为一种更为便捷快速、高效精准的加工方式。
同时，机器人激光焊接技术、3D打印激光烧结技术也不断涌现，进一步推进了激光加工技术的发展。
二、激光加工技术的应用领域1.汽车制造业激光加工技术在汽车制造行业的应用很广泛。
比如说，利用激光切割车身板件，能够实现高精度加工的同时，也可减少人工操作，提高工作效率。
同时，激光制造技术可以用于汽车零部件制造，如发动机火花塞、离合器片等等，大大降低了生产成本，助力汽车行业的发展。
2.电子电器行业激光加工技术在电子电器行业中的应用也颇为广泛。
例如，在手机制造、电子元器件、半导体材料等领域，激光加工技术可以实现精细的切边，排除微形变形、气泡、层间剥离，提高了产品的可靠性。
同时，激光加工技术在电器元器件的制造中也有很好的应用，如曲面激光加工技术、激光雕刻技术等等。
3.航空航天制造业激光加工技术在航空航天制造业中同样起到了不可或缺的作用。
例如，在飞机发动机的制造中，通过激光冲孔、激光切割、激光而成型等加工技术，可以实现对高温合金的加工，提高了零件的高温抗氧化性能和耐磨性能，为航空航天行业的发展贡献了巨大的力量。
激光加工技术在航空制造中的应用
激光加工技术在航空制造中的应用一、激光加工技术概述激光加工是指通过激光切割、雕刻、焊接等方式对材料进行加工的技术。
激光加工技术具有高精度、高效率、无损伤等优点，广泛应用于工业制造、医疗、通讯等领域。
同时，激光加工技术也承载着航空制造领域中的关键任务，为航空制造提供了重要的支持。
二、激光加工技术在航空制造中的应用1. 激光切割激光切割是指利用激光束对金属板材等材料进行切割，其具有高精度、高效率、不产生毛刺等特点。
在航空制造中，激光切割技术可以用于制作飞机构件、内饰装配件等。
例如，利用激光切割技术可以制作出飞机座椅的金属骨架和塑料零件，使座椅具有更好的舒适度和寿命。
2. 激光雕刻激光雕刻是指利用激光束对材料表面进行刻划，从而形成图案、字体等。
在航空制造中，激光雕刻技术可以用于标记飞机构件的编号、零部件的名称等。
利用激光雕刻技术可以大大提高飞机零部件的识别和管理，从而提高航空制造的效率。
3. 激光焊接激光焊接是指利用激光束对材料进行加热、熔化，从而将材料焊接在一起的技术。
在航空制造中，激光焊接技术可以用于制作飞机外壳、内部结构等。
例如，利用激光焊接技术可以将飞机外壳的不同部分焊接在一起，保证外壳的密封性和可靠性。
4. 激光打标激光打标是指利用激光束对材料表面进行刻印，从而形成文字、图案等的技术。
在航空制造中，激光打标技术可以用于标记零部件的重要信息、检修周期等。
利用激光打标技术可以确保飞机零部件的可溯性，从而提高飞机的安全性和可靠性。
三、激光加工技术面临的挑战和发展方向虽然激光加工技术在航空制造领域中有着广泛的应用，但是还面临着一些挑战。
例如，激光加工技术的设备成本较高、需要经过专业培训的人才比较稀缺等。
因此，发展出一套高效、低成本、易操作的激光加工技术将成为未来的一个发展方向。
同时，将激光加工技术与人工智能、大数据等技术相结合，实现智能化和自动化生产，也是激光加工技术未来的发展趋势。
四、结论综上所述，激光加工技术在航空制造中的应用具有广泛的前景和重要的意义。
脉冲激光的原理及其在材料加工中的应用
脉冲激光的原理及其在材料加工中的应用激光技术是现代工业中广泛应用的一种高新技术，其中脉冲激光是一种特殊的激光。
它具有高功率、高频率等特点，广泛应用于制造业，特别是材料加工领域。
本文将介绍脉冲激光的原理及其在材料加工中的应用。
一、脉冲激光的原理脉冲激光的原理是利用激光器产生一个瞬间高能量密度的脉冲，使能量集中在非常短的时间内照射在工件表面，导致局部区域的温度升高，从而实现对工件的材料加工。
在实际激光加工中，激光器发射出的激光束被准直透镜聚焦后，形成了一个非常小的光斑。
它能够集中激光能量到微小的区域，使得被照射区域的温度迅速飙升，到达千万摄氏度以上。
这种高能量密度的激光能力在很短的时间内就熔化或蒸发掉任何材料，使之成为理想的加工手段。
二、脉冲激光在材料加工中的应用1.激光切割激光切割是一种常用的脉冲激光加工方式，可以用于切割金属和非金属材料。
在此过程中，激光能够在非常短的时间内蒸发掉部分材料，使得切割边缘十分平滑。
激光切割可以用于汽车零件、电子产品等的制造。
2.激光钻孔激光钻孔是另一种脉冲激光加工方式，可以用于钻孔各种材料，包括硬质金属。
激光钻孔、尤其是对于一些难以用传统工具进行加工的材料来说，具有更为突出的优势，比如，激光能够钻穿薄板、玻璃、陶瓷等材料，并将表面烧焦、蒸发掉。
这种技术已许多领域得到了广泛应用，例如医疗、电子、半导体等领域。
3.激光打标激光打标是一种常用的脉冲激光加工方式，可以用于制造业、电子工程、机械加工等领域。
这种技术是通过脉冲激光照射在物质表面，利用高温使物质表面氧化、还原或者融化从而形成各种标记。
在此过程中，光斑直径不超过0.01毫米，如此小的光斑能够呈现出物质表面上复杂、精细的标记图案。
4.激光焊接激光焊接是一种广泛应用于制造业的新型焊接方式，可以用于焊接非常厚的材料，如：合金钢、铝材等。
在此过程中，激光能够快速加热两个被焊接的材料，使其迅速熔化，当冷却后材料就被连接在一起了。
激光加工原理及特点
激光加工原理及特点
激光加工是一种利用激光束对工件进行材料加工的技术。
它利用激光器产生的高能密度的激光束，通过对工件表面进行照射和烧蚀，来实现材料的切割、刻蚀、焊接和打孔等加工过程。
激光加工的原理基于光能的转化和热能的传递。
激光器产生的激光束具有高能量和高方向性，能够准确地照射到工件的特定位置。
当激光束照射到工件表面时，光能会被材料吸收并转化为热能，引起局部区域的升温。
当温度达到材料的熔点或汽化点时，材料就会融化或汽化，从而实现工件的加工。
激光加工具有以下特点：
1. 高精度：激光束的光斑尺寸小，其束腰直径可以达到微米级别，因此可以实现对工件的精细加工，保证加工精度。
2. 高速度：激光束具有高能量密度，能够快速地进行加热和材料去除，因此激光加工速度快，生产效率高。
3. 非接触性：激光加工是一种非接触性加工技术，激光束与工件无需直接接触，避免了传统加工中刀具与工件的摩擦和磨损，减少了工件的变形和损伤。
4. 材料适应性广：激光加工对不同种类的材料均具有较强的适应性，包括金属、非金属和复合材料等。
可以实现对多种材料的切割、焊接和打孔等加工。
5. 灵活性好：激光加工可以根据需要进行编程调整，能够实现复杂形状的加工，满足个性化和定制化需求。
6. 环保节能：激光加工是一种无废品、无污染的加工技术，不产生废气、废水和废渣，符合环保要求。
综上所述，激光加工具有高精度、高速度、非接触性、材料适应性广、灵活性好和环保节能等特点，使得它在工业生产和科学研究领域得到广泛应用。
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激光加工技术摘要激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属与非金属）进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一种加工新技术，涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科。
由于激光加工热影响区域小，光束方向性好，几乎可以加工任何材料。
常用来进行选择性加工，精密加工。
由于激光加工的特殊特点，其发展前景广阔，目前已广泛应用于激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、切削加工，快速成形，激光钻孔和基板划片，半导体处理等。
关键词：原理、应用﹑新技术、精密加工、引言激光是本世纪的重大发明之一，具有巨大的技术潜力。
专家们认为，现在是电子技术的全胜时期，其主角是计算机，下一代将是光技术时代，其主角是激光。
激光因具有单色性、相干性和平行性三大特点，特别适用于材料加工。
激光加工是激光应用最有发展前途的领域，国外已开发出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。
激光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、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等。
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。
激光能适应任何材料的加工制造，尤其在一些有特殊精度和要求、特别场合和特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。
正文1﹑激光加工技术的原理及其特点1．1激光加工的起源早期的激光加工由于功率较小，大多用于打小孔和微型焊接。
到20世纪70年代，随着大功率二氧化碳激光器、高重复频率钇铝石榴石激光器的出现，以及对激光加工机理和工艺的深入研究，激光加工技术有了很大进展，使用范围随之扩大。
数千瓦的激光加工机已用于各种材料的高速切割、深熔焊接和材料热处理等方面。
各种专用的激光加工设备竞相出现，并与光电跟踪、计算机数字控制、工业机器人等技术相结合，大大提高了激光加工机的自动化水平和使用功能。
1.2激光加工的原理激光加工是以激光为热源对工件进行热加工。
激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。
由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。
由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。
从激光器输出的高强度激光经过透镜聚焦到工件上，其焦点处的功率密度高达107～1012瓦／厘米2，温度高达1万摄氏度以上，任何材料都会瞬时熔化、气化。
激光加工就是利用这种光能的热效应对材料进行焊接、打孔和切割等加工的。
通常用于加工的激光器主要是固体激光器（图1）和气体激光器（图2）。
使用二氧化碳气体激光器切割时，一般在光束出口处装有喷嘴，用于喷吹氧、氮等辅助气体，以提高切割速度和切口质量。
由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。
由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。
加工过程大体上可分为如下几个阶段：1.激光束照射工件材料（光的辐射能部分被反射，部分被吸收并对材料加热，部分因热传导而损失）；2.工件材料吸收光能；3.光能转变成热能是工件材料无损加热（激光进入工件材料的深度极浅，所以在焦点中央，表面温度迅速升高）；4.工件材料被熔化、蒸发、汽化并溅出去除或破坏；5.作用结束与加工区冷凝。
1.3激光加工的特点激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势：1.由于它是无接触加工，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。
2.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。
3.激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。
4.激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有影响或影响极小。
因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。
5.它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。
6.由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此是一种极为灵活的加工方法。
7.使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好。
例如：1美国通用电器公司采用板条激光器加工航空发动机上的异形槽，不到4H即可高质量完成，而原来采用电火花加工则需要9H以上。
仅此一项，每台发动机的造价可省5万美元。
2激光切割钢件工效可提高8-20倍，材料可节省15-30%，大幅度降低了生产成本，并且加工精度高，产品质量稳定可靠。
2激光加工技术的应用由于激光加工技术具有许多其他加工技术所无法比拟的优点，所以应用较广。
目前已成熟的激光加工技术包括：激光快速成形技术、激光焊接技术、激光打孔技术、激光打标技术、激光去重平衡技术、激光蚀刻技术、激光微调技术、激光划线技术、激光切割技术、激光热处理和表面处理技术等。
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。
激光加工有许多优点：①激光功率密度大，工件吸收激光后温度迅速升高而熔化或汽化，即使熔点高、硬度大和质脆的材料(如陶瓷、金刚石等)也可用激光加工；②激光头与工件不接触，不存在加工工具磨损问题；③工件不受应力，不易污染；④可以对运动的工件或密封在玻璃壳内的材料加工；⑤激光束的发散角可小于1毫弧，光斑直径可小到微米量级,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又可达千瓦至十千瓦量级，因而激光既适于精密微细加工,又适于大型材料加工；⑥激光束容易控制,易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合，实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度；⑦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。
2.1激光快速成形技术激光快速成形技术集成了激光技术、CAD/CAM技术和材料技术的最新成果，根据零件的CAD模型，用激光束将光敏聚合材料逐层固化，精确堆积成样件，不需要模具和刀具即可快速精确地制造形状复杂的零件，该技术已在航空航天、电子、汽车等工业领域得到广泛应用。
2．2激光焊接技术激光焊接强度高、热变形小、密封性好，可以焊接尺寸和性质悬殊，以及熔点很高(如陶瓷)和易氧化的材料。
激光焊接的心脏起搏器，其密封性好、寿命长，而且体积小。
激光热处理用激光照射材料，选择适当的波长和控制照射时间、功率密度，可使材料表面熔化和再结晶，达到淬火或退火的目的。
激光热处理的优点是可以控制热处理的深度，可以选择和控制热处理部位，工件变形小,可处理形状复杂的零件和部件,可对盲孔和深孔的内壁进行处理。
例如，气缸活塞经激光热处理后可延长寿命；用激光热处理可恢复离子轰击所引起损伤的硅材料。
2.3激光打标技术激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一。
激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。
激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米量到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。
准分子激光打标是近年来发展起来的一项新技术，特别适用于金属打标，可实现亚微米打标，已广泛用于微电子工业和生物工程。
2.4激光打孔技术激光打孔采用脉冲激光器可进行打孔,脉冲宽度为0.1～1毫秒,特别适于打微孔和异形孔,孔径约为0.005～1毫米。
激光打孔已广泛用于钟表和仪表的宝石轴承、金刚石拉丝模、化纤喷丝头等工件的加工。
2.5激光去重平衡技术激光去重平衡技术是用激光去掉高速旋转部件上不平衡的过重部分，使惯性轴与旋转轴重合，以达到动平衡的过程。
激光去重平衡技术具有测量和去重两大功能，可同时进行不平衡的测量和校正，效率大大提高，在陀螺制造领域有广阔的应用前景。
对于高精度转子，激光去动平衡可成倍提高平衡精度，其质量偏心值的平衡精度可达1%或千分之几微米。
2.6激光蚀刻技术激光蚀刻技术比传统的化学蚀刻技术工艺简单、可大幅度降低生产成本，可加工0.125～1微米宽的线，非常适合于超大规模集成电路的制造。
用激光可对流水线上的工件刻字或打标记，并不影响流水线的速度，刻划出的字符可永久保持。
2.7激光微调技术激光微调技术可对指定电阻进行自动精密微调，精度可达0.01%～0.002%，比传统加工方法的精度和效率高、成本低。
激光微调包括薄膜电阻(0.01～0.6微米厚)与厚膜电阻(20～50微米厚)的微调、电容的微调和混合集成电路的微调。
2.8激光划线技术激光划线技术是生产集成电路的关键技术，其划线细、精度高(线宽为15～25微米，槽深为5～200微米)，加工速度快(可达200毫米/秒)，成品率可达99.5%以上。
2.9激光切割技术在造船、汽车制造等工业中,常使用百瓦至万瓦级的连续CO2激光器对大工件进行切割,既能保证精确的空间曲线形状,又有较高的加工效率。
对小工件的切割，常用中、小功率固体激光器或CO2激光器。
在微电子学中，常用激光切划硅片或切窄缝，速度快、热影响区小。
2.10激光热、表处理技术(激光相变硬化、激光淬火）激光热处理是利用高功率密度的激光束对金属进行表面处理的方法，它可以对金属实现相变硬化（或称作表面淬火、表面非晶化、表面重熔粹火）、表面合金化等表面改性处理，产生用其大表面淬火达不到的表面成分、组织、性能的改变。
经激光处理后，铸铁表面硬度可以达到HRC60度以上，中碳及高碳的碳钢，表面硬度可达HRC70度以上,从而提高起抗磨性,抗疲劳,耐腐蚀,抗氧化等性能,延长其使用寿命。
激光热处理技术与其它热处理如高频淬火,渗碳,渗氮等传统工艺相比,具有以下特点:1.无需使用外加材料,仅改变被处理材料表面的组织结构.处理后的改性层具有足够的厚度,可根据需要调整深浅一般可达0.1-0.8mm。
2.处理层和基体结合强度高.激光表面处理的改性层和基体材料之间是致密的冶金结合,而且处理层表面是致密的冶金组织,具有较高的硬度和耐磨性。
3.被处理件变形极小，由于激光功率密度高，与零件的作用时间很短（10-2-10秒），故零件的热变形区和整体变化都很小。
故适合于高精度零件处理，作为材料和零件的最后处理工序。
4．加工柔性好，适用面广。
利用灵活的导光系统可随意将激光导向处理部分，从而可方便地处理深孔、内孔、盲孔和凹槽等，可进行选择性的局部处理。
2.11激光强化处理技术激光表面强化技术基于激光束的高能量密度加热和工件快速自冷却两个过程，在金属材料激光表面强化中，当激光束能量密度处于低端时可用于金属材料的表面相变强化，当激光束能连密度处于高端时，工件表面光斑出相当与一个移动的坩埚，可完成一系列的冶金过程，包括表面重熔、表层增碳、表层合金化和表层熔覆。