特种加工之激光加工
列举五种特种加工方法
1.热处理：热处理是一种特殊的加工方法，它通过改变材料的组织结构，改变材料的性能，以满足特定的要求。
热处理可以改变材料的硬度、
强度、疲劳强度、耐腐蚀性、抗拉强度等性能。
2.激光加工：激光加工是一种特殊的加工方法，它利用激光束的热能，将材料表面的熔融层切割或熔化，以达到加工的目的。
激光加工可以
实现高精度、高速度、高效率的加工，并且可以实现复杂形状的加工。
3.火花机加工：火花机加工是一种特殊的加工方法，它利用火花机的高速旋转刀具，将材料表面的熔融层切割或熔化，以达到加工的目的。
火花机加工可以实现高精度、高速度、高效率的加工，并且可以实现
复杂形状的加工。
4.电火花加工：电火花加工是一种特殊的加工方法，它利用电火花的高速旋转刀具，将材料表面的熔融层切割或熔化，以达到加工的目的。
电火花加工可以实现高精度、高速度、高效率的加工，并且可以实现
复杂形状的加工。
5.气体保护焊接：气体保护焊接是一种特殊的加工方法，它利用气体保护焊接的高速旋转刀具，将材料表面的熔融层切割或熔化，以达到加
工的目的。
气体保护焊接可以实现高精度、高速度、高效率的加工，
并且可以实现复杂形状的加工。
特种加工之激光加工
激光加工摘要：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：激光加工激光技术发展前景引言：传统的机械加工已有很久的历史，它对人类生产和物质文明起到了极大的作用。
可是，现在加工精度要求越来越高，传统机械加工不能达到要求，所以出现了特种加工技术。
激光加工技术是一种先进制造技术，由于激光能适应任何材料的加工制造、具备精密制造、柔性切割、异型加工、速度快、效率高等优点，所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。
以下便是激光加工的详细介绍。
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。
加工时不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。
一激光的产生原理1）光的物理概念⏹光既具有波动性、又具有微粒性——波粒二象性⏹根据电磁学，光是在一定波长范围内的电磁波⏹根据量子学，光是一种具有一定能量得以光速运动的粒子流（光子）2）原子的发光⏹原子的基态、激发态、跃迁⏹基态时原子可长时间存在，激发态时原子停留时间很短。
⏹有些原子在某些能级上停留时间较长，这些能级称为亚稳态能级⏹亚稳态能级的存在是形成激光的重要条件⏹原子的跃迁是以光子的形式释放能量⏹物质发光自发辐射和受激辐射两种3）激光的产生⏹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，这是就会产生受激辐射，输出大量的光能。
二激光加工的原理和特点（一）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。
特种加工的种类
特种加工的种类特种加工是指不断发展的新型制造工艺，其中包括利用化学能、电能、流体动能或其他物理形式能量来去除或改变材料的性质，从而满足特定的制造需求。
特种加工的主要种类包括：1.电火花加工（Electrical Discharge Machining, EDM）：这种加工方法主要用于加工硬金属和耐热合金等难加工材料。
原理是利用工具电极和工件之间的间隙，在高压电场下产生火花放电，使局部材料被电离并瞬间熔化。
2.激光加工（Laser Beam Machining, LBM）：激光加工利用高功率激光束聚焦在材料表面，产生高温高压，使材料瞬间蒸发或熔化。
激光加工可以用于打孔、切割、焊接、热处理等。
3.电子束加工（Electron Beam Machining, EBM）：电子束加工利用高能量电子束冲击材料表面，产生热能和化学能来去除或改变材料。
它主要用于加工高精度和高质量的零件。
4.水射流加工（Water Jet Machining, WJM）：水射流加工使用高压水流冲击材料表面，以达到切割、打孔、磨削等目的。
这种加工方法具有无热影响区、无残余应力和环境污染小的特点。
5.超声波加工（Ultrasonic Machining, UM）：超声波加工利用高频振动产生的能量对材料进行打孔、切割和抛光等。
这种加工方法主要用于脆性材料，如玻璃、陶瓷等。
6.等离子束加工（Plasma Beam Machining, PBM）：等离子束加工利用高温高压的等离子流对材料进行切割、打孔、喷涂等操作。
这种加工方法具有高速度、高精度和高效率的特点。
7.化学加工（Chemical Machining, CM）：化学加工通过化学反应去除材料，以达到切割、打孔、磨削等目的。
例如，化学腐蚀、电化学腐蚀等。
8.磁力研磨加工（Magnetic Abrasive Finishing, MAF）：磁力研磨加工是一种表面精整技术，利用磁场将研磨介质吸附在磁性工作表面，通过不断振动和更换研磨介质来实现对工件表面的研磨。
激光加工特种加工课件详解
激光表面改性质量评价与优化方法
质量评价方法
激光表面改性的质量评价主要包括表面形貌 观测、硬度测试、耐磨性测试等方法。通过 这些方法可以对改性后的材料表面性能进行 定量或定性的评价。
优化方法
针对激光表面改性过程中可能出现的问题， 如裂纹、变形等，可以采取优化工艺参数、 改进设备结构、选用合适的辅助气体等措施 进行优化。同时，也可以结合数值模拟技术 对加工过程进行模拟和优化，以提高加工效 率和质量。
激光特点
高亮度、高方向性、高单色性、 高相干性。
激光加工技术发展历程
01
02
03
初期阶段
20世纪60年代，激光被首 次应用于打孔、切割等简 单加工。
发展阶段
70-80年代，随着激光器 性能提升和计算机技术发 展，激光加工精度和效率 得到显著提高。
成熟阶段
90年代至今，激光加工技 术不断完善，应用领域不 断拓宽，成为现代制造业 不可或缺的技术手段。
不同材料激光表面改性工艺参数
金属材料
对于金属材料，激光表面改性的工艺参 数主要包括激光功率密度、扫描速度、 光斑直径、搭接率等。这些参数的选择 需要根据金属材料的种类、厚度、性能 要求等因素进行综合考虑。
VS
非金属材料
对于非金属材料，如陶瓷、塑料等，激光 表面改性的工艺参数也有所不同。除了上 述的激光功率密度、扫描速度等参数外， 还需要考虑材料的热稳定性、吸光性等因 素。
质量评价
通过观察焊缝外观、测量焊缝尺寸、检测焊缝力学性能等方法，对激光焊接质量进行评 价。
优化方法
通过调整工艺参数、改进设备结构、优化光路设计等方法，提高激光焊接质量和效率。 同时，也可以采用先进的控制算法和人工智能技术，实现激光焊接过程的自动化和智能
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4.激光加工技术的应用
激光切割技术 与传统的机械切割方式和其他切割方式(如等离子 切割、水切割、氧溶剂电弧切割、冲裁等)相比，激光 切割具有如下优点。 (1) 切缝细小，可以实现几乎任意轮廓线的切割。 (2) 切割速度高。 (3) 切口的垂直度和平行度好，表面粗糙度好。 (4) 热影响区非常小，工件变形小。 (5) 几乎没有氧化层。
3
激光加工基本设备的组成
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激光加工技术的应用
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1.激光加工简介
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 。
3.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。
2.激光加工原理和特点
4.激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。
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。
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、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔
和激微光加 加工工等过刻。程中技，激术光束、能量激密度光高，微加工调速度技快，术并且、是局激部加光工，划线技术、激光切割技 术、激光热处理和表面处理技术等。 不需要工具，也就不存在工具磨损和更换工具，因此特别适合自动化打孔。
特种加工技术-激光加工
1.激光加工简介
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
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、激光切 割、表面改性、激光 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、激光刻蚀等 。
3.激光加工基本设备的组成
激光加工机的组成部分 激光加工的基本设备包括激光器、电源、光学系统及机 械系统等四大部分。 • 激光器：是激光加工的核心设备，它是把电能转换为光 能， 产生激光束； • 激光器电源：为激光器提供电能以及实现激光器和机械 系统 自动控制； • 光学系统：主要包括聚焦系统和观察瞄准系统； • 机械系统：包括床身、数控工作台和数控系统等。
工件材 料被熔 化、蒸 发、汽 化并溅 出去除 或破坏；
作用结 束与加 工区冷 凝。
2.激光加工原理和特点
激光加工特点 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，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。
3.激光加工基本设备的组成
1 2 3
4 5 6 1— 激光器；2— 激光束； 3— 全反射棱镜；4— 聚焦物镜； 5— 工件；6— 工作台
激光加工示意图
3.激光加工基本设备的组成
激光加工常用激光器
特种加工技术——激光加工的基本原理和特点
特种加⼯技术——激光加⼯的基本原理和特点⼀、激光加⼯的基本原理激光是⼀种通过⼊射光⼦的激发使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所发出的光。
由于这种受激辐射所发出的光与引起这种受激辐射的⼊射光在相位、波长、频率和传播⽅向等⼏⽅⾯完全⼀致，因此激光除具有⼀般光源的共性之外，还具有亮度⾼、⽅向性好、单⾊性好和相⼲性好四⼤特性。
激光的上述优异特性是普通光源望尘莫及的。
由于激光的单⾊性好和具有很⼩的发散⾓，因此在理论上可聚焦到尺⼨与光波波长相近的⼩斑点上。
其焦点处的功率密度可达107~1011 W/m 2 ，温度可⾼⾄上万摄⽒度，使任何坚硬的材料都将在瞬时(<10-3>⼆、激光加⼯的特点激光加⼯就是利⽤材料在激光照射下瞬时急剧熔化和⽓化，并产⽣强烈的冲击波，使熔化物质爆炸式地喷溅和去除来实现加⼯的。
由于激光具有的宝贵特性，因此就给激光加⼯带来如下⼀些其他⽅法所不具备的可贵特点。
(1)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，⼯件变形⼩，后续加⼯量⼩。
(2)属于⽆接触加⼯，加⼯速度快，⽆噪声，对⼯件不污染。
(3)由于激光易于导向、聚集和发散，可以使光束改变⽅向，与数控机床、机器⼈连接来构成各种加⼯系统，适⽤于⾃动化。
(4)可以对多种⾦属、⾮⾦属进⾏加⼯，特别是可以加⼯⾼硬度、⾼脆性及⾼熔点的材料。
(5)可以通过透明介质对密闭容器内的⼯件进⾏各种加⼯。
(6)激光加⼯不受电磁⼲扰，与电⼦束加⼯相⽐，不需要真空环境，也不会产⽣X射线，是⼀种⽆公害加⼯。
特种加工12第五六章激光加工与电子束离子束加工
青
x射线
050
紫外线 红外线
绿
10-7 10-6 0.57
0.60
黄
微波
0.63
橙
红
无线电波
104 0.76
电磁波波谱图
可见光波谱图
原子的发光
原子的激发、跃迁 基态时原子可长时间存在，激发
态时原子停留时间很短。 有些原子在某些能级上停留时间
较长，这些能级称为亚稳态能级 亚稳态能级的存在是形成激光的
3 激光加工的原理和特点
激光加工的原理
经过透镜聚焦后,在焦点上达到很高的能量密度， 光能转化为热能，靠光热效应来加工的。
激光加工的特点
1)聚焦后，激光的功率密度很高，光能转化为 热能，几乎可以熔化任何材料。
2）激光光斑大小可以达到微米级，输出功率可 调，可以用于精密微细加工。
3）工具是激光束，无损耗，无接触，无明显的 机械力。加工速度快、热影响区小，容易实 现自动化
2 激光的特性
激光具有光的共性（反射、折射、绕射及干涉 等等）
普通光源的发光是自发辐射，基本上是无秩序 的、相互独立地产生光发射。发出的光波的方 向、相位和偏振状态都不同。
激光是受激辐射，有组织、相互关联地产生发 射，发出的光波具有相同的频率、方向、偏振 状态和严格的相位。所以激光具有强度高、单 色性好、相干性好和方向性好。
4、离子注入： 5-500KeV离子束 垂直轰击工件，离子注 入表层，改变表层性质。
考夫曼型离子源
1—真空抽气口 2—灯丝 3—惰性气体注入口 4—电磁线圈 5—离子束流
6—工件 7—阴极 8—引出电极 9—阳极 10— 电离室
2、离子束加工应用
1）刻蚀加工； 2）镀膜加工； 3）离子注入加工。
现代特种加工技术
现代特种加工技术特种加工是用特别规的切削加工手段，利用电、磁、声、光、热等物理及化学能量直接施加于被加32212件部位，达到材料去除、变形以及转变性能等目的的加工技术。
一、激光加工激光加工是加世纪60年月进展起来的新技术，它是利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度，依靠光热效应来加工各种材料。
近年来，激光加工被越来越多地用于打孔、切割、焊接、表面处理等加工工艺技术。
1．激光加工原理激光是一种经受激辐射产生的加强光。
其光强度高，方向性、相干性和单色性好，通过光学系统可将激光束聚焦成直径为几十微米到几微米的微小光斑，从而获得极高的能量密度。
当激光照耀到工件表面时，光能被工件快速汲取并转化为热能，致使光斑区域的金属蒸气快速膨胀，压力突然增大，熔融物以爆炸式高速喷射出来，在工件内部形成方向性很强的冲击波。
激光加工就是工件在光热效应下产生的高温熔融和冲击波的综合作用过程。
2.激光加工的特点1）激光加工功率密度高；2）激光光斑小；3）激光加工属于非接触加工，没有明显的机械力，没有工具损耗，可加工已变形的薄板和橡胶等弹性零件；4）加工速度快，热影响区小；5）加工影响因素许多。
3.激光加工的应用（1）激光打孔（2）激光切割（3）激光焊接（4）激光表面处理二、超声波加工1．超声波加工基本原理人耳能感受的声波频率是在16-16000Hz范围内，频率超过160001-Iz 的声波称之为超声波。
超声波加工是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆性材料的一种成形加工方法。
加工时在工具1与工件2之间加入液体(工作液)与磨料混合的悬浮液3，并使工具以很小的力9轻轻压在工件上。
超声换能器6产生16000Hz以上的超声频纵向振动，并借助于变幅杆4、5把振幅放大到0.05-0.1mm左右，驱动工具端面作超声振动，迫使悬浮液中的磨料以很大的速度和加速度不断地撞击、抛磨被加工表面，把被加工表面的材料粉碎成很细的微粒，从工件上被打落下来。
典型特种加工的原理和区别
典型特种加工的原理和区别
特种加工是相对通用加工而言的,指无法通过常规技术实现的特殊加工过程。
典型的特种加工方式及其核心原理可以概括如下:
1、激光加工
利用高功率激光束照射金属,使局部区发生瞬间高温将材料融化或汽化,实现焊接、切割等功能。
2、电子束加工
用高速电子束轰击材料表面,使之在极小范围快速熔化或汽化,进行焊接或穿孔。
3、等离子体加工
在part气体等离子体的作用下,通过物理化学反应实现材料的蚀刻、沉积、切割等。
4、超声波加工
利用超声机械振动的热效应、cavitation效应,使材料焊接、清洗或进行增材制造。
5、电火花加工
在两电极间制造强力脉冲放电,产生高温将材料融化或气化切除。
6、电化学加工
通过电解质溶液中的电化学反应,对工件进行精密的电蚀、电长等微加工。
以上加工方式都依靠00205, Do能量对材料的瞬间集中作用实现特殊效果。
其区别在于能量类型的不同,适用范围及加工质量各有特点。
正确选择特种加工方式需要综合考虑材料、加工要求等因素。
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特种加工之激光加工Special processing laser processing班级B090202 学号B09020236 姓名郑世春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：激光加工激光技术AbstractLaser processing refers to the use of the laser beam is projected onto the surface of the material produced by thermal effect to complete the process, including laser welding, laser cutting, surface modification, laser marking, laser drilling and micro processing. With the laser beam to the material for a variety of processing, such as drilling, cutting, cutting, welding, heat treatment. The laser can adapt to any material manufacturing, especially in some of the special requirements of precision and, special occasions and special material manufacturing plays an irreplaceable role.Key words: laser processing laser technology1、引言激光是20世纪人类的四大发明之一,现在已经广泛应用于工业、军事、科学研究和日常生活中。
21世纪号称人类已经进入光电子时代,作为能量光电子的激光技术的进一步广泛应用将极大地改变人类的生产和生活。
激光加工技术实现了光、机、电技术相结合,是一种先进制造技术,目前正处于向传统制造技术中许多工艺过程积极渗透的阶段。
由于它具有无接触、不需要工模具、清洁、效率较高、方便实行数控和可以用来进行特殊加工,目前已经广泛应用于汽车、冶金、航空航天、机械、纺织、化工、建筑、造船、仪器仪表、微电子工业、艺术品制作、日常生活用品和工业用品制造等众多领域。
用来进行打孔、切割、铣削、焊接、刻蚀、大型零件的强化和修复、材料表面改性和材料合成、模具、模型和零件的快速制造,工艺美术品制作和清洗、产品标刻和防伪等。
[1]2、我国激光加工发展简史【2.3.4】我国激光加工起源于六十年代，1963年开始红宝石激光打孔的应用研究。
1965年研制出实用激光打孔机并成功地用于拉丝模和钟表宝石轴承的打孔。
七十年代初已开展了特种材料激光焊接、电子元件的激光调阻、激光划片等试验，并很快推向生产。
1974年长春第一汽车制造厂用直管封离式CO:激光切割红旗牌汽车蒙皮、成都飞机制造厂切割卡板等精密零件、上海新沪玻璃厂切割石英钳祸、上海沪东造船厂切割船用钢管。
1978年第一台千瓦横流CO:激光器样机在我国诞生，激光热处理应用研究才有条件发展。
国家科委将大功率横流CO:激光器研制及其在热处理中的应用研究列入国家“六五”科技攻关规划。
1983年国家科委组团赴美考察激光热处理，1984年中国机械工程学会热处理专业委员会成立高能密度热处理技术委员会，迄今该委员会组织了七次全国学术交流会。
此后激光热处理基础及应用研究在各研究所、大学广泛开展。
国家“七五”攻关被列入的主要课题是:实用化大功率激光器及加工机研制、汽车缸体激光热处理等四条中试线、矽钢片激光焊接工艺、各类材料激光切割工艺、五轴三联动激光切割机研制等。
1989年中国光学学会成立激光加工专业委员会，迄今该委员会已组织了五次全国学术交流会，并与高能密度热处理委员会联合在中国组织了国际激光加工学术交流会，此后激光加工研究和应用领域迅速扩大。
国家“八五”攻关主要的课题是:特种材料激光加工工艺及新型激光器研究、厚板及齿轮激光深熔焊接、激光毛化轧辊、激光雕刻印染辊、轧辊激光熔复等。
有的课题已提前达到攻关指标，使相关企业获得巨大经济效益。
预计国家“九五”规划中，激光加工技术开发将与企业结合得更紧密，朝实用化、产业化、商品化发展。
3、我国激光加工发展现状[5.6.7]我国激光加工从基础理论研究、应用研究、产品开发直至为生产厂建生产线，样样都在积极进行着，可以说国外有的，我们几乎都有。
国外还没有用到生产的，我们已推向生产。
如纺织钢令激光非晶态处理和大包头金笔尖激光焊接等，但由于投资强度低，工业基础差，使我国激光加工工艺与设备的水平均远落后于国外。
尤其在激光加工系统的可靠性、稳定性、整体化、智能化、柔性化等方面差距更大。
4、激光的产生原理4.1光的物理概念光既具有波动性、又具有微粒性——波粒二象性。
根据电磁学，光是在一定波长范围内的电磁波，如果把所有电磁波按波长和频率依次进行排列，就可以得到电磁波波谱。
根据量子学，光是一种具有一定能量得以光速运动的粒子流（光子）图14.2原子的发光原子的基态、激发态、跃迁。
（图2是氢原子的能级）。
基态时原子可长时间存在，激发态时原子停留时间很短。
有些原子在某些能级上停留时间较长，这些能级称为亚稳态能级亚稳态能级的存在是形成激光的重要条件。
原子的跃迁是以光子的形式释放能量。
物质发光自发辐射和受激辐射两种。
4.3激光的产生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，这是就会产生受激辐射，输出大量的光能。
5、激光加工的原理和特点5.1激光加工的原理：图2激光加工是利用高辐射强度的激光束,经过光学系统聚焦后,其激光束的功率密度为104～1011W/cm2,加工工件置于激光焦点附近进行加热,是一种热加工。
加工过程中激光束与金属表面相互作用,产生相变、熔化、气化、激波和骇波冲击等各种现象。
[2]5.2 激光加工的特点：1)聚焦后，激光的功率密度很高，光能转化为热能，几乎可以熔化任何材料。
2）激光光斑大小可以达到微米级，输出功率可调，可以用于精密微细加工。
3）工具是激光束，无损耗，无接触，无明显的机械力。
加工速度快、热影响区小，容易实现自动化4）与电子束相比，加工装置较简单5）激光加工是一种瞬时、局部熔化、气化的热加工，影响因素很多。
精微加工时的精度，尤其是重复精度和表面粗糙度不易保证。
由于光的反射作用，对于表面光泽或透明的材料的加工，需要先进行色化或打毛处理。
激光无法加工出非常光泽的表面。
6）加工中产生的金属气体及火星等飞溅物，要注意通风抽走，操作者应戴防护眼镜。
6、激光加工的基本设备【3】6.1激光加工及的组成部分激光加工的基本设备包括激光器、电源、光学系统及机械系统等四大部分。
6.1.1激光器激光器是激光加工的重要设备，他能把电能转变成光能，产生激光束。
激光器的电源。
为激光器提供所需要的能量及控制功能。
6.1.2光学系统包括激光聚焦系统和观察瞄准系统，后者能观察和调整激光束的焦点位置，并将加工位置显示在投影仪上。
6.1.3机械系统主要包括床身、能在三坐标范围内移动的工作台及机电控制系统等。
随着电子技术的发展，目前已采用计算机来控制工作台的移动，实现激光加工的数控操作。
6.2激光加工常用激光器目前常用的激光器按激活介质的种类可以分为固体激光器和气体激光器。
按激光器的工作方式大致可分为连续激光器和脉冲激光器。
表 1 列出了激光加工常用激光器的主要性能特点。
表16.2.1固体激光器固体激光器一般采用光激励，能量转化环节多，光激励能量大部分转化为热能，所以效率低。
为了避免固体介质过热，固体激光器通常多采用脉冲工作方式，并用合适的冷却装置，较少采用连续工作方式。
由于晶体缺陷和温度引起的光学不均匀性，固体激光器不易获得简单模而倾向于多模输出。
固体激光器的基本组成：由于固体激光器的工作物资尺寸比较小，因而其结构比较紧凑。
图3是固体激光器的结构示意图，它包括工作物资、光泵、玻璃套管、和滤光液、冷却水、聚光器、以及谐振腔等部分。
光泵是提供给工作物资光能用的，一般都用氙灯或氪灯作为光泵。
脉冲状态工作的氙灯有脉冲氙灯和重复脉冲氙灯两种。
前者只能每个几十秒工作一次，后者可以每秒工作几次之十几次，后者的点击需要用水冷却。
聚光器的作用是把氙灯发出的光能聚集在工作物资上，一般可讲氙灯发出来的80%左右的光能集中在工作物资上。
常用的聚光器有图4所示的各种形式。
图a 为圆球形，图b为圆柱形，图c为椭圆柱形，图d为紧包裹形。
其中圆柱形加工制造方便，用得较多。
椭圆柱形聚光效果较好，也常被采用。
为了提高反射率，聚光器的内面徐泡磨平抛光至R a0.025μm，并蒸镀一层银膜、金膜或铝膜。
图3图4 各种聚光器1---聚光器2---工作物质3—氙灯滤光液和玻璃套管是为了滤去氙灯发出的紫外线成分，因为这些紫外线成分对于钕玻璃和掺钕钇铝石榴石都是十分有害的，他会使激光器的效率显著下降，常用的滤光液是重铬酸钾溶液。
谐振腔由两块反射镜组成，其作用时是使激光沿轴向来回反射共振，用于加强和改善激光的输出。
6.2.2气体激光器气体激光器一般采用电激励，因其效率高、寿命长、连续输出功率大，所以广泛用于切割、焊接，热处理等加工。
常用于材料加工的气体激光器有二氧化碳激光器、氩离子激光器等。
二氧化碳激光器【12】二氧化碳激光器是以二氧化碳气体为工作物质的分子激光器，连续输出功率可达万瓦，是目前连续输出功率最高的气体激光器，他发出的谱线是在10.6μm 附近的红外区，输出最强的激光波长为10.6μm。
二氧化碳激光器的效率可高达20%以上，这是因为二氧化碳激光器的工作能级寿命比较长，大约在10-1～10-3s范围内。
工作能级寿命长有利于粒子数反转的积累。
另外，二氧化碳的工作能级离基态近，激励阈值低，而且电子碰撞分子，靶分子激发到工作能级的几率比较大。
二氧化碳激光器的一般结构如图5所示，它主要包括放电管、谐振腔、冷却系统和激励电源等部分。
图5 二氧化碳激光器的结构示意图1—反射镜2---电极3---放电管4---冷却水5—反射镜6---红外材料7---电流电源8---全反射镜氩离子激光器氩离子激光器是惰性气体氩通过气体放电，使氩原子电离并激发，实现离子反转而产生激光，结构示意图如图6所示图6氩离子激光器1-----阳极2---螺线管3 ---全反射镜4 ---灯丝5---阴极氩离子激光器发出的谱线很多，最强的是波长为0.5145μm的绿光和波长为0.4880μm的蓝光。