第3章 激光加工技术
(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。
先进制造技术激光加工技术课件
二、激光加工的合理工作参数 (1)
1．激光打孔尺寸及其精度的控制 (1)孔径尺寸控制 采用小的发散角的微光器(0.001 ~0.003rad)，缩短焦距或降低输出能量可获得小的孔 径。对于熔点高、导热性好的材料可实现孔径0.01~ 1mm的微小孔加工，最小孔径可达0.001mm。 (2)孔的深度控制 提高激光器输出能量，采用合理 的脉冲宽度(材料的导热性越好宜取越短的脉冲宽)，应 用基模模式(光强呈高斯分布的单模)可获得大的孔深。 对于孔径小的深孔宜用激光多次照射，并用短焦距(15 ~ 3 0 mm) 的 物 镜 打 孔 。
一、激光加工系统的组成(3)
光泵是使工作物质发生粒子反 转产生受激辐射的激励光源，因 此光泵的发射光谱应与工作物质 的吸收光谱相匹配。常用的光泵 有脉冲氙灯和氪灯，脉冲氙灯的 发光强度和频率较高，适用于脉 冲工作的固体激光器，而氪灯的 发光光谱能与YAG的吸收光谱很 好匹配，是YAG连续激光器的理 想光泵。为改善照射的均匀性， 光泵可用双灯(如图1所示的件3 有上、下两个)、三灯或四灯。
二、激光加工的合理工作参数 (2)
(3)提高激光加工孔的圆度 激光器模式采用基模加 工，聚焦透镜用消球差物镜，且透镜光轴与激光束光 轴重合，工件适当偏离聚焦点以及选择适当的激光能 量等可提高加工圆度。
(4)降低打孔的锥度 通常孔的锥度随其孔深孔径比 增大而增加，采用适当的激光输出能量或小能量多次 照射，较短的焦距，小的透镜折射率及减少入射光线 与光轴间的夹角等措施可减小孔的锥度。
三、激光焊接技术(8)
(3)激光焊接机 它的作用是实现 光束与工件之间的 相对运动，完成激 光焊接，分焊接专 机和通用焊接机两 种。后者常采用数 控系统，有直角坐 标二维、三维焊接 机或关节型激光焊 接机器人。
激光加工技术的设计与实现
激光加工技术的设计与实现第一章激光加工技术的概述激光加工技术是一种基于激光器对材料进行加工的新型制造技术，它通过调节激光器输出功率、波长和光束的聚焦位置来实现多种不同的加工效果。
激光加工技术具有精度高、效率高、加工范围广等优点，在航空、汽车、电子、医疗等领域得到广泛应用。
第二章激光加工技术的设计2.1 设计原理激光加工技术的设计原理是通过激光增幅媒介的反向受激发射过程使激光器输出的激光束在通过聚焦透镜之后，聚焦到一个非常小的点上，使其能够达到很高的功率密度，从而使材料受到的热输入足够大，达到加工的目的。
2.2 设计流程激光加工技术的设计流程分为以下几个步骤：1. 确定加工目标：首先需要确定需要加工的材料和加工目标，如需要切割、雕刻、焊接等。
2. 确定激光器参数：根据加工目标，选择适当的激光器，确定输出功率、输出波长、光束质量等参数。
3. 选择透镜和聚焦头：选择适当的透镜和聚焦头对激光进行聚焦和集中，以达到所需的焦点尺寸和功率密度。
4. 设计机械系统：根据加工要求，设计适当的机械系统来实现激光器的移动和材料的定位。
5. 确定加工参数：根据所选材料、激光器参数和焦距等，确定最佳加工参数，如加工速度、功率密度等。
第三章激光加工技术的实现3.1 整体系统实现整体系统实现包括激光器、光学元件、机械系统、控制系统等部分。
激光器的输出经过多组光学元件的聚焦和分配，注入到加工头部，然后通过控制系统对激光器和机械系统进行控制，从而实现对材料的加工。
3.2 加工模式实现加工模式是指在加工过程中，激光束的照射模式，如点、线、面等，不同的加工模式对应不同的加工形式。
激光加工技术的加工模式实现一般有以下几种：1. 点模式：激光束直接聚焦成一个点照射到材料表面，针对性强，适合进行点焊和打孔操作等。
2. 线模式：将激光束聚焦成一条线段，在材料上进行快速轮廓切割等操作。
3. 面模式：将激光束扩大，成为一个平面，进行表面改性等大范围加工。
激光加工技术与应用
激光加工技术与应用激光加工技术是一种基于激光器将光能转化为热能或化学反应能的加工方式。
这种加工方式凭借其高精度、高效率、高质量等特点，被广泛应用于工业制造、医疗治疗、军事科研等领域。
激光加工技术的种类激光加工技术主要包括激光切割、激光打孔、激光焊接、激光纹刻、激光表面处理等多种加工方式。
其中，激光切割逐渐成为了汽车制造、建筑装修、航空航天等领域中必不可少的加工方式。
激光打孔则广泛应用于电路板、304不锈钢等金属材料的孔加工。
激光焊接被应用于电子元器件、汽车制造、家电制造等工业领域的连接组装。
激光纹刻则被用于玻璃、陶瓷、木制品、地板等产品的加工。
激光表面处理技术则广泛应用于金属、陶瓷、塑料、玻璃等材料的改性和加工。
激光加工技术的优势激光加工技术最大的优势是其高精度、高效率、高质量。
激光束精细的束径和高能量密度使得激光加工具有很高的加工精度和加工速度，且能够去除热影响区，产生较小的变形和毛刺，进一步提高了加工品质。
此外，激光加工还可以实现无接触、非接触、不接触等加工方式，避免了工件表面的污染和氧化。
激光加工还具有高度自动化程度，可以通过计算机进行控制和操作，从而大大提高了生产效率。
激光加工技术的应用激光加工技术被广泛应用于工业制造、医疗治疗、军事科研等领域。
在工业制造领域，激光加工技术可以被用于汽车制造、航空航天、电子元器件、机器人等领域。
例如，利用激光切割技术可以加工出精密零件，利用焊接技术可以实现零件的连接和装配，利用打孔技术可以加工出精密的孔洞等。
在医疗治疗领域，激光加工技术可以被用于激光手术、激光美容、激光近视治疗等领域。
例如，利用激光切割技术可以实现视网膜剥离手术，利用激光焊接技术可以实现牙齿修复等。
在军事科研领域，激光加工技术可以被用于制造装备、研究武器等领域。
例如，利用激光切割技术可以加工出精密瞄准器，利用激光打孔技术可以加工出孔径极小的氢弹部件等。
激光加工技术的发展趋势随着科技的不断发展和技术的不断改良，激光加工技术也在不断创新和发展。
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利用激光束对工件进行切割、刻蚀、打孔、焊接等加工的一种先进加工技术。
其原理是通过激光器发射出的高能量密度的激光束，通过光学传输系统将激光束聚焦到工件表面，使工件表面的材料蒸发、熔化或气化，从而实现加工目的。
激光加工技术的原理可以分为两个方面来解释。
首先是激光的特性，激光是一种具有单色性、高亮度、高直线度和高方向性的电磁波，激光束的能量密度非常高，因此可以对材料表面进行精细加工。
其次是激光与材料的相互作用机制，当激光束照射到材料表面时，激光能量被吸收，使得材料的温度升高，达到融化、汽化或烧蚀的程度，实现对材料的加工。
激光加工技术的应用非常广泛。
其中，最常见的应用是激光切割技术。
激光切割利用激光束的高能量密度和高方向性，可以实现对各种金属和非金属材料的精细切割，例如金属板材、塑料、纸张等。
激光切割具有切口小、切割质量好、工艺灵活等优点。
此外，激光打标技术也是激光加工技术的一个重要应用。
激光打标利用激光束对工件进行氧化、碳化或脱色等处理，实现对工件表面的标记加工。
激光打标技术可以应用于金属、塑料、玻璃、陶瓷等材料的标记，具有加工速度快、效率高、标记精细等特点。
此外还有激光焊接技术。
激光焊接利用激光束的高能量密度，通过熔化工件的表面，实现工件的焊接过程。
激光焊接技术广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备等领域，具有焊缝小、焊接质量好、焊接速度快等优势。
激光加工技术还可以应用于激光刻蚀、激光打孔、激光微加工等领域。
例如，在电子行业中，激光刻蚀技术可以用于PCB板的刻蚀、雕刻，激光打孔技术可以用于集成电路芯片的孔洞加工；而在微电子学领域，激光微加工技术可以实现微米级别的光阻剥离、微通道加工等微尺度的加工需求。
总之，激光加工技术是一种高精度、高效率、高质量的先进加工技术，其应用涵盖各个领域。
随着激光技术的不断发展和创新，激光加工技术在现代制造业中的地位将越来越重要。
激光加工技术(精)
长春工业大学工程训练中心
李晓路
二十世纪四大发明——
半导体； 原子能；
计算机； 激光
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。
4）机械系统
4 激光加工技术的应用
慨述 激光加工应范围很广，其原因是其输出功率较大，既可脉冲输出，也可连 续输出；激光束既可以聚焦成小的光斑，也可聚焦成直线或其他开状；功率密 度可调范围大；激光可以在不同的环境下工作；同时也能很方便地用在其他方 法不易加工的地方。 材料加热温度的高低主要取决于激光辐射功率密度。功率在103~104/cm2时 只能加热材料，在105~106/cm2时，材料开始熔化；到106~107/cm2以上时材料则 产生蒸发。激光辐射在加工材料上引起的作用不仅与辐射的功率密度有关，还 与辐射的延续时间有关，调节这两个参数，便可以得到不同的工艺规范，进行 加工。
3 激光加工基本设备
1）激光器
激光器是激光加工的核心设备，通过它可以把电能转化成光能， 获得方向好、能量密度高、稳定的激光束。按材料分：固体激光 器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器及自由电子激光器。 按工作方式分：连续激光器和脉冲激光器。
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》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。
激光加工技术
激光加工技术摘要：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：激光加工发展趋势激光切割一.引言激光的研究及其在各个领域的应用得到了迅速的发展。
其高相干性在高细密丈量、物质结构阐发、信息存储及通讯等领域得到了普遍应用。
激光的高单色性，可在光化学领域对一些相距很近的能级作选择引发，进行重金属的同位素疏散；激光的高偏向性和高亮度可普遍应用于加工制造业（大到航天器、飞机、汽车工业，小到微电子、信息、生物细胞疏散等微技术）。
随着激光器件、新型受激辐射光源，以及相应工艺的不停改造与优化，尤其是近20年来，激光制造技术已渗透到诸多高新技术领域和产业，并开始取代或革新某些传统的加工行业。
二．正文激光制造技术包括两方面的内容，一是制造激光光源的技术，二是使用激光作为工具的制造技术。
前者为制造业提供性能优良、稳固可靠的激光器以及加工体系，后者使用前者进行各种加工和制造，为激光体系的不停发展提供广阔的应用空间。
两者是激光制造技术中不可或缺的部分，不行偏废。
激光制造技术具有许多传统制造技术所没有的优点，是一种切合可持续发展战略的绿色制造技术。
比如，质料浪费少，在大规模生产中制造资本低；凭据生产流程进行编程控制（自动化），在大规模制造中生产屈从高；可靠近或到达“冷”加工状态，实现通例技术不能实验的高细密制造；对加工工具的顺应性强，且不受电磁干扰，对制造工具和生产情况的要求低；噪声低，不孕育发生任何有害的射线与剩余，生产历程对情况的污染小等等。
因此，为顺应21世纪高新技术的产业化、满足宏观与微观制造的需要，研究和开发高性能光源势在必行。
现在正在积极研制超紫外、超短脉冲、超大功率、高光束质量等特性的激光，尤其是能顺应微制造技术要求的激光光源更是倍受关注，并已形成国际性竞争。
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、打孔、雕刻等加工的方法。
其原理基于激光光束的高能量浓度和高单色性。
激光加工技术主要采用CO2激光器、光纤激光器等用于产生
激光束的设备。
这些激光器通过把电能转化为激光能量，将能量集中在一个非常小的点上。
激光束的高能量浓度使得它能够达到足够的功率来处理各种材料，例如金属、塑料、玻璃等。
另外，激光加工技术的另一个关键特点是激光光束的单色性。
单色性指的是激光光束的波长非常狭窄，光束颜色纯净。
这个特性使得激光能够更好地聚焦在一个点上，从而实现高精度的加工。
在激光加工过程中，激光光束通过光学系统进行聚焦，使得激光能量集中在一个小的区域内。
然后，激光光束与材料相互作用，使得材料受热并融化或蒸发。
通过控制激光束的移动路径和强度，可以实现不同形状的切割、打孔、雕刻等加工。
总结起来，激光加工技术的原理是利用激光光束的高能量浓度和高单色性，通过激光与材料的相互作用，实现对材料的切割、打孔、雕刻等加工。
这种技术具有高精度、高效率和灵活性强等优点，被广泛应用于工业生产和科学研究领域。
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。
激光加工技术
激光加工
(3) 可用反射镜将激光束送往远离激光器的隔离室或其它 地点进行加工。
(4) 加工时不需用刀具，属于非接触加工，无机械加工变
形。
(5) 无需加工工具和特殊环境，便于自动控制连续加工， 加工效率高，加工变形和热变形小。
激光加工 2. 激光加工基本设备及其组成部分 激光加工的基本设备由激光器、导光聚焦系统和加工机 (激光加工系统)三部分组成。 1) 激光器 激光器是激光加工的重要设备，它的任务是把电能转变 成光能，产生所需要的激光束。按工作物质的种类可分为固 体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器四大类。 由于He-Ne(氦—氖)气体激光器所产生的激光不仅容易控制， 而且方向性、单色性及相干性都比较好，因而在机械制造的 精密测量中被广泛采用。而在激光加工中则要求输出功率与 能量大，目前多采用二氧化碳气体激光器及红宝石、钕玻璃、 YAG(掺钕钇铝石榴石)等固体激光器。
激光加工 6) 激光存储 是利用激光进行视频、音频、文字资料、计算机
信息等的存取。激光电视唱片的制作可分为原版录制
和复制两个过程。在原版录制时，是将镀有薄金属膜 的玻璃圆盘旋转，经调制的激光束相应地沿着玻璃圆
盘的半径方向缓慢地由内向外移动，激光束便相应地
熔化金属层，使图像与声音记录下来。加工机理是用 激光热效应，是激光去除加工。
激光加工 激光打孔中，要详细了解打孔的材料及打孔要求。 从理论上讲，激光可以在任何材料的不同位置，打出浅
至几微米，深至二十几毫米以上的小孔，但具体到某一
台打孔机，它的打孔范围是有限的。所以，在打孔之前， 最好要对现有的激光器的打孔范围进行充分的了解，以
确定能否打孔。
激光打孔的质量主要与激光器输出功率和照射时间、 焦距与发散角、焦点位置、光斑内能量分布、照射次数 及工件材料等因素有关。在实际加工中应合理选择这些 工艺参数。
激光加工技术简介
激光加工技术的应用
• • • • • • 激光切割 激光焊接 激光打孔 激光热处理 激光打标 激光快速成型
激光切割
• 激光切割过程中，不会使 布料变形或起皱，激光切 割尺寸精度高，激光切割 形状可随着图稿进行任意 更改，增加了设计的实用 性和创造性。
激光焊接
• 利用激光的能量把工件上加工区的材料熔化使之粘合 在一起。可实现同种材料、不同种材料甚至于金属与 非金属材料的焊接，如用于集成电路、晶体管元件等 地微型精密焊接。
激光加工技术的特征
• 光点小，能量集中，热 影响区小 • 不接触加工工件，对工 件无污染不受电磁干扰 • 激光束易于聚焦、导向 • 范围广泛 • 安全可靠 • 精确细致 • 效果一致 高速快捷 成本低廉 切割缝细小 切割面光滑：激光切割的 切割面无毛刺。 • 热变形小 • 适合大件产品的加工 • 节省材料 • • • •
激光的特点
• 高单色性 由于激光的单色性极高，从而保证 了光束能精确地聚焦到焦点上，得到很高的功 率密度。
• 高相干性 相干性主要描述光波各个部分的相 位关系。正是激光具有如上所述的奇异特性因 此在工业加工中得到了广泛地应用
• 高方向性 激光的高方向性使其能在有效地传 递较长的距离的同时，还能保证聚焦得到极高 的功率密度，这两点都是激光加工的重要条件
激光快速成型
• 将激光加工技术和计算机 数控技术及柔性制造技术 相结合而形成。多用于模 具和模型行业。目前使用 的激光器多以YAG激光器 、CO2激光器为主。
• 高亮度 固体激光器的亮度更可高达 1011W/cm2Sr。不仅如此，具有高亮度的激光 束经透镜聚焦后，能在焦点附近产生数千度乃 至上万度的高温，这就使其可能可加工几乎所 有的材料。
激光加工应用范围
激光加工应用范围第一篇：激光加工应用范围主要可广泛应用于:1: 汽车机械行业：轴承，钢套，活塞环，发动机标签，汽车面板按键，机床配件等；2: 电子通讯行业：手机按键，键盘，电子元器件，家电面板，光缆，电缆等；3: 五金工具行业：工具，量具，刃具，卫浴洁具，餐具，锁，刀剪，医疗器械，健身器材，不锈钢制品等；4: 饰扣标牌行业：钮扣，箱包扣，皮带扣，金银饰品，指示牌，胸牌，考勤卡，名片贺卡，日历，相片，皮包，皮带，笔及笔盒，奖状，奖杯各种证书，收藏器，艺术品，图章，牌匾等；5: 仪表眼镜行业：金属表壳，表底，眼镜框，仪器仪表面板等；6: 木器工艺行业：木制工艺品，字画复制及装表，家具工艺装饰等；7: 包装瓶盖行业：烟草，食品，药品等内外包装，金属瓶盖，易拉罐等。
第二篇：激光加工物联网携3G公交调度系统助力城市公交畅通行摘要:本文将介绍基于物联网，利用3G通信技术，通过科学的调度管理及系统集成技术，实现为公交客户提供车辆快速安全救援、安防监视、实时定位、实时调度、报警求助、呼叫中心、信息查询、路线优化计算、废气排放等通用功能，以及更多个性化需求的支持的物联网智能公交系统。
关键词：物联网、CAN总线、智能公交系统、3G 通信技术 1 背景我国经济的快速发展极大的提高了人们的生活水平，但是随之而来的一些问题也不容忽视。
其中一个非常严重的问题就是交通拥堵问题，而且近几年严重的交通拥堵问题不仅仅局限于大城市，在二线甚至三线城市也开始蔓延。
根据中国汽车协会2010年所发布的数据，2009年中国全年的汽车销售量达1364.48万辆，超过美国成为全球第一，其中乘用车数量为1033.13万辆，同比增长53%。
而去年全国公路增长里程共计9.8万公里，同比下降33%。
二者之间的这种不均衡的发展和增长速度导致了一系列的问题，比如交通安全事故频发、城市居民乘车出行不便、上下班时间增加等。
物联网智能公交系统能有效改善这些问题。
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。
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3） 激光切割分类
2013年8月4日星期日
※ 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。
4)、影响激光切割质量的因素
2013年8月4日星期日
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。
2013年8月4日星期日
※ 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
2013年8月4日星期日
4）、激光打孔的应用
陶瓷·Φ0.5mm孔· 激光打孔
2013年8月4日星期日
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。
2013年8月4日星期日
2、激光切割
2013年8月4日星期日
1）、激光切割工作原理
激光切割是利用聚焦的高功率密度 激光束照射工件，在超过激光阈值的激 光功率密度的前提下，激光束的能量以 及活性气体辅助切割过程所附加的化学 反应热能全部被材料吸收，由此引起激 光作用点的温度急剧上升，达到沸点后 材料开始气化，并形成孔洞，随着光束 与工件的相对运动，最终使材料形成切 缝，切缝处的熔渣被一定的辅助气体吹 除。
2013年8月4日星期日
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。
2013年8月4日星期日
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8月4日星期日
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 ]
2013年8月4日星期日
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。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钟表和仪表的宝石轴承、飞机叶片、 多层印刷线路板等行业的生产中。 目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主，也有一些准分子 激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。 A、金刚石拉丝模的激光打孔 激光加工金刚石模具，不仅能节省许多昂贵的钻石粉，而且与常规的机 械超声加工法相比，提高了加工效率。用机械钻孔机打通一个20点的金刚石 需要24小时，而用激光仅需10分。 单脉冲激光打孔的孔深小于1mm，对应的孔径为0.005~0.4mm； 多脉冲激光打孔的孔深可达3mm，最大孔径可达1mm。
2）、激光切割的特点
2013年8月4日星期日
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。
L Kd Pn
2
2013年8月4日星期日
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。
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。
2013年8月4日星期日
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。
2013年8月4日星期日
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！
2013年8月4日星期日
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8月4日星期日
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
2013年8月4日星期日
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。
第三章
激光加工技术
2013年8月4日星期日
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
2013年8月4日星期日
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。
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