(完整版)激光加工技术
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
激光加工技术有哪些【详情】
激光加工技术有哪些【详情】第一篇：激光加工技术有哪些【详情】激光加工技术有哪些内容来源网络，由深圳机械展收集整理！更多激光加工设备技术展示，就在深圳机械展！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门加工技术。
激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。
激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为以下9个方面：1.激光加工系统。
包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统；2.激光加工工艺。
包括焊接、表面处理、打孔、打标、微调等各种加工工艺；3.激光焊接：汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。
使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半导体泵浦激光器；4.激光切割：汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。
使用激光器有YAG激光器和CO2激光器；5.激光打标：在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用，使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器；6.激光打孔：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，主要体打孔用YAG激光器的平均输出功率已由400w提高到了800w至1000w。
国内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。
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；7.激光热处理：在汽车工业中应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理，同时在航空航天、机床行业和其它机械行业也应用广泛。
激光加工的工艺方法
激光加工的工艺方法激光加工是一种利用激光束对材料进行切割、打孔、焊接、雕刻等加工的方法。
它具有高精度、高效率、无接触和非热脆性等优点，被广泛应用于各种行业。
下面将介绍几种常见的激光加工工艺方法。
一、激光切割激光切割是激光加工的一种常见方法，它利用激光束对材料进行切割。
激光切割可以分为氧化剂切割和氮化剂切割两种方式。
在氧化剂切割中，激光束和氧化剂反应，产生高温氧化反应，使材料被氧化剂燃烧而切割。
而在氮化剂切割中，激光束与氮气反应，产生高温氮化反应，使材料被氮气燃烧而切割。
激光切割具有切割速度快、切口质量好、适用于多种材料等特点。
二、激光打孔激光打孔是激光加工的另一种常见方法，它利用激光束对材料进行打孔。
激光打孔可以分为熔融打孔和汽化打孔两种方式。
在熔融打孔中，激光束使材料表面温度升高，达到熔点后，通过材料自身的熔化使激光束穿透材料形成孔洞。
而在汽化打孔中，激光束直接与材料反应，使材料瞬间汽化并形成孔洞。
激光打孔具有孔洞直径小、孔壁光滑、孔洞质量好等特点。
三、激光焊接激光焊接是激光加工的一种常用方法，它利用激光束对材料进行焊接。
激光焊接可以分为传导焊接和深熔焊接两种方式。
在传导焊接中，激光束通过热传导使材料表面温度升高，达到熔点后，通过材料自身的熔化使激光束与材料融合形成焊缝。
而在深熔焊接中，激光束直接与材料反应，使材料瞬间熔化并形成焊缝。
激光焊接具有焊缝宽度窄、焊缝深度大、焊接速度快等特点。
四、激光雕刻激光雕刻是激光加工的一种常见方法，它利用激光束对材料进行雕刻。
激光雕刻可以分为脱膜雕刻和氧化雕刻两种方式。
在脱膜雕刻中，激光束使材料表面温度升高，使材料表面的膜层脱落，从而形成雕刻图案。
而在氧化雕刻中，激光束与材料反应，使材料表面发生氧化反应，从而形成雕刻图案。
激光雕刻具有雕刻精细、雕刻速度快、适用于多种材料等特点。
激光加工具有多种工艺方法，包括激光切割、激光打孔、激光焊接和激光雕刻等。
每种工艺方法都有其独特的特点和适用范围。
《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。
现代激光加工
现代激光加工
现代激光加工技术
现代激光加工技术是什么？
1激光淬火技术：激光淬火技术是利用聚焦后的激光束照射到材料表面，使其温度迅
速升高到相变点或熔点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料的快速导热作用，使受热表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层的过程。
2.激光熔覆技术：激光熔覆是利用激光能量熔化和凝固材料表面具有耐磨性和耐腐蚀
性的先进金属或金属陶瓷层，以改善其表面性能的激光工艺。
3激光焊接技术：激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的
相互作用，使金属熔化形成焊接。
4激光切割技术：激光切割是一种以高能密度激光为“切割工具”的材料加工方法。
它可以缩短加工时间，降低成本，提高质量。
5激光打标技术：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，即打标的效应是通过表层物质
的蒸发露出深层物质，或者是通过光能作用导致表层物质的化学物理变化而“刻”出痕迹，显示出所需刻蚀的文字、符号和图案等。
激光加工可以在各种金属和非金属材料上标记和书写字符或图形。
与传统工艺相比，
激光加工具有速度快、精度高、质量好等优点。
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
五章节激光加工技术
5.1 激光加工的原理和特点
一、激光加工原理 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。 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
间上和实践上的亮度集中。 单色是指波长为一个确定的数值，实际上 严格的单色光是不存
在的，l0为单色光的中心波长，Dl单色光的谱线宽， Dl越小， 单色性越好。 单色性越好，相干长度越大，光源的相干性越好。 激光的各个发光中心是相互关联的定向发射，可以把光束压缩 在很小的立体角内。
盒体铝合金厚3mm
汽车齿轮（16MnCr5）
锅炉用钢管厚7mm
29
纸浆过滤器不锈钢
第五章 激光加工技术 激光加工——熔覆与热处理
航空发动机叶片修复 熔覆层宽2mm，厚1mm
曲轴花键槽修复（18Cr2Ni4W） 熔覆层宽4mm，厚0.5mm
线材轧辊修复，熔覆层8mm
30
导轨表面强化 (材料: 高强钢)
20
第五章 激光加工技术
三、 激光打标 激光打标是指利用高能量的激
光束照射在工件表面，光能瞬时 变成热能，使工件表面迅速产生 蒸发，从而在工件表面刻出任意 所需要的文字和图形，以作为永 久防伪标志(如图所示)。
激光束 光束准直
振镜
Y轴 马 达 透镜
图3 振镜式激光打标原理
21
第五章 激光加工技术
2
第五章 激光加工技术
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
图1 激光加工示意图
3
激光加工技术简要介绍
题目激光加工技术简要介绍专业飞行器设计与工程学号1121820134学生刘闻激光加工技术简要介绍航天学院1218201 刘闻1121820134摘要：激光加工（Laser Beam Machining,简称LBM）是指利用能量密度非常高的激光束对工件进行加工的过程。
激光几乎能加工所有材料，例如，塑料、陶瓷、玻璃、金属、半导体材料、复合材料及生物、医用材料等。
关键字：激光加工原理现状应用发展趋势一、激光加工原理激光加工利用高功率密度的激光束照射工件,使材料熔化气化而进行穿孔、切割和焊接等的特种加工。
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、气体激光器加工原理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。
固体激光器加工原理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10(～10(瓦/厘米(，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和气体激光器。
二、发展现状激光技术与原子能、半导体及计算机一起，是二十世纪最负盛名的四项重大发明。
激光作为上世纪发明的新光源，它具有方向性好、亮度高、单色性好及高能量密度等特点，已广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科研等方面。
据统计，从高端的光纤到常见的条形码扫描仪，每年与激光相关产品和服务的市场价值高达上万亿美元。
我国激光产品主要应用于工业加工，占据了40%以上的市场空间。
激光加工作为激光系统最常用的应用，主要技术包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔、微加工及光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀等。
7.第七章激光加工技术
第7章激光加工技术激光的亮度高、方向性好的特点使光能（功率）可以集中在很小的区域内，因此，自第一台激光器诞生以后，人们就开始探索激光在加工领域中的应用。
七十年代初期，Nd:YAG激光就开始用于工业生产。
随着大功率激光器与各种激光技术的发展，激光与材料相互作用研究的深入，激光加工已经成为加工领域中的一种常用技术。
激光加工作为一种非接触、无污染、低噪声、节省材料的绿色加工技术还具有信息时代的特点，便于实现智能控制，实现加工技术的高度柔性化和模块化，实现各种先进加工技术的集成。
因此，激光加工已经成为21世纪先进制造技术不可缺少的一部分。
激光加工指的是激光束作用于物体表面而引起的物体变形或改性的加工过程。
按照光与物质作用的机理，可分为激光热加工与激光光化学反应加工[33]。
激光热加工是基于激光束加入物体所引起的快速热效应的各种加工过程。
激光光化学反应是借助于高密度高能光子引发或控制光化学反应的各种加工过程。
两种加工方法都可对材料进行切割、打孔、刻槽、标记。
前者对于金属材料焊接、表面改性、合金化更有利，后者则适用于光化学沉积、激光刻蚀、掺杂和氧化。
激光热加工现在已发展得比较成熟，本章主要讨论与激光热加工有关的问题。
激光诱导化学过程将在第10章中作简单介绍。
7.1激光加工原理本节讨论激光热加工的原理。
无论是哪一种激光加工的方法，都要将一定功率激光束聚焦于被加工物体上，使激光与物质相互作用。
以金属加工为例，功率密度达到104~1011W ·CM-2的激光聚焦照射下，物表面将吸收大量激光能量。
随着照射时间的推移，激光束与金属表面之间会产生多种相互作用过程。
首先是热吸收过程，使材料局部升温。
激光脉冲能量足够高，脉宽足够短，会产生冲击强化过程。
随着热作用的持续，温度升高，导致表面熔化过程。
继续照射，熔池会向内部发展，熔池表面发生气化过程。
几乎与此同时，等离子体开始产生，形成的气化物和等离子体产生屏蔽现象。
特种加工技术---第五章：激光加工技术
4 光斑内的能量分布
5 激光多次照射
结论：多次照射的焦点位置宜固定在工件表面而不宜逐渐下移。
二 激光切割加工 激光可以用于切割各种各样的材料，如金属材料，还可以切割 非金属；既可以切割无机物，也可以切割有机物，如皮革。还 可以切割布料、纸张、木头等。
在切割金属时，采用同轴吹氧工艺，可以大大提高切割速度。
第五章 激光加工
Lasser Beam Machining 激光加工产生于上世纪60年代初，目前主要用于打孔，切割 焊接，表面热处理，激光刻字等领域。 激光加工是利用光的能量经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材料的。 阳光聚焦后为什么不能进行加工呢？ 地面阳光的能量密度不高； 阳光不是单色光；
3 激光的产生
以人工晶体红宝石产生激光为例来说明激光的产生。 人工晶体红宝石基体成分为氧化铝，其 中掺有0.05%的氧化铬，铬离子镶嵌在氧 化铝的晶体中，能发射激光的就是铬离 子。当用脉冲氙气灯照射红宝石时，使 处于基态E1的铬离子大量激发到En状态， 由于En状态寿命很短，铬离子又很快跳 到寿命较长的亚稳态E2。这时如果有一束 E E 频率为 f h 的光子去照射“刺激”它时， 就可以产生从能级E2到E1的受激辐射跃迁， E E f 出现雪崩式连锁反应，发出频率为 h 的单色性很好的光，即激光。
2 原子的发光 基态：原子内电子在最靠近原子核的轨道上运动最稳定，原子 内能最低。 E8 当原子接受一定的外部能量 时，其内能增加，外层电子 轨道半径扩大，被激发到高 能态，称为激发态或高能态。 除了基态的其他状态都被称为 高能态。
13.53
能 量 增 加 比
E2
10.15
E1
氢原子的能级
0
E8
激光加工技术PPT资料
激光淬火技术的原理与应用
1.激光淬火技术，又称激光相变硬化，它利用聚焦后的激光束照射到钢铁材料表 面，使其温度迅速升到相变点以上。当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料 的快速导热作用，使表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层。
2.图7-3 为一台柔性激光加工系统的示意图。它通过五维运动的工作头把激光照 射到被加工的表面，在计算机控制下直接扫描被加工表面完成激光淬火
净化效应是指(C4O)2激激光光焊时等，离焊缝子金体属有屏害蔽杂质现元象素减少或夹杂物减少的现象。
壳体的材料为可锻铸铁，精度要求高，淬火费用仅为高频感应加热淬火和渗氮处理的l／5。 ※ 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。
图7-2 等离子云➢变激化光的过作程用于靶表面，引发蒸汽，蒸汽继续吸收激光能量，使温度升高，最后 有图些7-1铸各锭种或参铸数在件条的靶件粗下表大激树面光枝加产状工结生的晶可高中能常温应有用高氧和化密影物响度和硫的化等物夹离杂子、金体属。化合等物离及气子孔体等缺迅陷速。 向外膨胀，在此过程中继 它依附于工件续表面吸，收对于入激射光束激是光近似，透阻明的止。激光到达靶面，切断了激光与靶的能量耦合。
早在1974年， 通用汽车公司在世界上最先将激光淬火技术应用于汽车转 向器壳体的表面强化，实现大批量工业化生产。壳体的材料为可锻铸铁， 精度要求高，淬火费用仅为高频感应加热淬火和渗氮处理的l／5。我国激 光淬火技术研究在二十世纪八十年代初期开始起步，发展十分迅速，现已 在国内建立了数十条激光淬火生产线。如长春第一汽车集团公司和北京吉 普车公司先后将激光淬火技术用于汽车缸套内壁强化。激光淬火后，缸体 耐磨性比电火花强化缸套提高约1倍。北京某公司对汽车发动机缸体进行 激光硬化处理，将使用寿命提高3倍。
激光加工技术
机制铁101班 吴鹏涛 郭钢 任喜阳
二十世纪四大发明
半导体； 原子能； 计算机；
激光
主要内容
1.激光的产生及其特点
2.激光加工的基本原理 3.激光加工技术的应用
激光的产生
• 光的产生与光源内部原子运动状态有关， 原子内部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定的能量时， 核外电子的运动轨道半径将发生变化， 即产生能量及变化，这就是发光的原理。
激光的产生
பைடு நூலகம்
激光的发生原理
激光加工的特点
1.加工方法多、适应性强。 2.加工精度高，质量好。 3.加工效率高，经济效益好。 4.节约能源与材料，无公害与污染。 5.加工用的是激光束，无“刀具”磨损及切 削力影响的问题。
激光加工的基本原理
激光加工是一种重的高能束加工方法，它 是激光高强度、高亮度、方向性好、单色 性好的特性。通过一系列的光学系统聚集 成平行度很高的微细光束（直径几微米至 几十微米），获得极高的能量密度照射到 材料上，使材料在极短的时间内（千分之 几秒甚至更短）融化甚至气化，以达到加 热和去除材料的目的。
激光加工技术的应用
1.激光打孔。
2.激光切割。
3.激光焊接。 4.激光的表面热处理。
激光打孔
激光切割
激光焊接
激光的表面热处理
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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。
单色是指波长为一个确定的数值，实际上 严 格的单色光是不存在的，l0为单色光的中心波长， Dl单色光的谱线宽， Dl越小，单色性越好。
单色性越好，相干长度越大，光源的相干性越好 。
激光的各个发光中心是相互关联的定向发射，可 以把光束压缩在很小的立体角内。
固体激光器一般采用光激励，能量转化环节多，光的激 励能量大部分转换为热能，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。由于其具有结 构紧凑、牢固耐用、使用维护方便、价格较低等特点， 所以在激光打孔、焊接、切割、划片、热处理及半导体 加工技术中得到广泛应用。
1960年美国研制成功世界上第一台可用激光加 工的激光器，截止今天激光加工已形成一种重要的 新兴产业。
1.激光的产生及特性
• 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的能量或向外释放一定的能 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，当被激发到高能级，但这时的原 子不稳定总是试图回到低能级，当原子从高能级 跃迁到低能级时，常常以光子的形式辐射出光能 量，这就是发光的原理。
受冲击波抛出的综合作用过程。
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
图1 激光加工示意图
• 2.2、 激光加工的特点 • (1) 几乎对所有的金属和非金属材料都可以进行激光
加工。
（2）加工效率高，可实现高速切割和打孔。 （3）加工作用时间短，除加工部位外，几乎不受热 影响和不产生热变形。
（4）非接触加工，工件不受机械切削力，无弹性变 形。
（5）激光束容易实现空间控制时间控制，可进行微 细的精密图形加工。
• （6）不存在工具磨损问题。 • （7）在大气中无能量损失，设备简单，不需
要真空室。
• （8）可通过空气、惰性气体或者光学透明解 质，可对隔离室或真空室内工件进行加工
• （9）加工时不产生振动和机械噪声。 • (10)属于热加工，影响因素多。 • (11)产生金属气体，火星等飞溅物，操作人员
3.1、 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。
激光加工技术
张凯 研交通15班 15011002
主要内容
激光的产生及特性 激光加工的原理和特点
激光加工的基本设备 激光加工工艺及应用 发展趋势及展望
激光加工技术
自然界存在着自发辐射和受激辐射两种不同的发光 方式，前者发出的光是随处可见的普通光，后者发出的 光便是激光。
激光如果通过透镜将其聚焦成直径为几十微米到几微 米的极小光斑，使能获得极高的能量密(108——1010W ／cm2)。当激光照射在工件表面时，光能被工件吸收并 迅速转化为热能，光斑区的温度可达10000℃以上，使 材料熔化甚至气化，这就是激光加工 。
戴防护眼镜。
3、激光加工基本设备
激光加工的基本设备由激光器、激光器光源，光 学系统和机械系统组成。
• 激光器：激光加工中的重要设备，将电能转换成光 能，产生激光束。
• 激光器电源：为激光器提供能量和控制功能 • 光学系统：将光束聚焦并观察和调整焦点位置，包
括聚焦系统和观察瞄准系统。 • 机械系统：包括床身、工作台和机电控制系统。
2. 激光加工的原理和特点
2.1 激光加工的原理 •激光加工是一种重的高能束加工方法，它是利用激 光高强度、高亮度、方向性好、单色性好的特性， 通过一系列的光学系统聚焦成平行度很高的微细光 束（直径几微米至几十微米），获得极高的能量密 度（105 ~1010 W/ cm2 ）照射到材料上，使材料在极短 的时间内（千分之几秒甚至更短）熔化甚至气化， 以达到加热和去除材料的目的。