激光加工论文

本科课程论文

题目激光加工的应用

学院太原理工阳泉学院

专业数控

年级***级

学号******************

姓名*******

指导教师*****

成绩_____________________

20** 年**月** 日

激光的应用

（太原理工阳泉学院 12 数控白新枝 120523020）

[摘要]：本文想通过对现在社会所用到的激光加工进行总结希望激光加工能在社会广泛应用和得到很好的应用。对以后的激光应用起到借鉴的作用。

[关键词]：船舶、电子工业、汽车修理、汽车工业、先进制造等。正文：

1) 激光加工在船舶柴油机上的应用：激光处理：利用激光对气缸套和活塞表面进行热处理气缸套是柴油机最易磨损的部分。研究表明采用激光淬火技术能使缸套和活塞环有选择性地局部强化，在软基体上按人们的需要分布一些硬化质点，因而可大幅度提高耐磨性和使用寿命。如对缸套进行激光热处理，可使其硬度提高一倍，获得深0．25～4Omm，硬度为HV750—1OO0的少量莱氏体+马氏体+残采奥氏捧的硬化层。生产试验液明，缸套内表面经螺纹或网纹激光扫描后其初期磨合性主机油耗、耐磨性和配付性等都优于硼套。与硼套对比，螺纹激光套的耐磨性提高44 以上，比处理成网纹硬化带效果更好。成本及经济效益分析的结果告诉我们，激光热处理有利子降低铸造成本和加工费用，扣除激光热处理增加的费用，仍可使每只缸套的生产成本有所减少。lOLl07柴油机活塞环组和16V280柴油机油环经表面

激光处理后同样具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和抗拉缸性能，装机考核结果十分令人满意。尤其是激光热处理过的活塞环不仅自身磨损较小(使用寿命可提高30％以上)，而且对缸套的磨损仅为喷钼环的一半。对曲轴和凸轮轴进行激光处理:发动机曲轴表面长期经受磨擦，易于磨损或疲劳失效：现行工艺采用中频淬火好或等温淬火予以强化，变形量偏大，废品率较高。采用激光淬火则具有淬火硬度高变形量小，生产自动化程度高，节约能源等优点。经研实验可获得约深0.30-0.45 mm硬度HRC58-62的马氏体+奥氏体硬化成，提高曲轴使用寿命1-5倍。全轴600mm长的变形量0.03mm。凸轮挑也是发动机上的关键部位，极易磨损报废，采用与上迷住轴类似工艺进行热处理后即可局部提高表面硬度，在易于磨损的夹角处有选择进行强化面，而保{持比较柔软的轴体，从而太大提高凸辖轴的使用寿命。

2）激光加工在电子工业工业中的应用：在电子工业中已经成熟的激光加工技术包括打孔、切割、划片、焊接、修正(也称作微调)、打标等。这些技术，经过二、三十年的发展．无论是硬件(设备)还是软件(工艺)都已成熟，在生产线上和实验室里发挥着重要作用。2.1．打孔：打孔特点是可在硬度高的材料上打高精度孔，如陶瓷基片上的砷化镓微波器件，用激光将基片打孔，再沉积金属把电路和基片背面的地连通，减小了接地电感。最近发展成熟的面泵固体激光器(又称“板条式激光器”)，在平均功率400W 时，光束质量达3～ 4ram—mrad，可耦合到光纤里传输，光纤输出端加一会聚透镜，可在移动的薄金属板上打直径0．2ram 的小孔，每秒5个，效率极高。2.2划片与切割：

厚膜电路和薄膜电路所用陶瓷基片、半导体硅片、锗片砷化镓片和其它硬脆基片都可用激光进行高速划片，太阳能电池可用激光高速切割。大功率半导体器件所用金剐石热沉亦可用激光切割成形。激光不仅可切硬脆材料，还能方便准确地切割柔软的材料，如塑料板、薄膜、橡皮板等。由于激光切划深度易于控制，电子部华北光电所曾在“七五”期间用激光替电子部18所和有色院分层切划菲晶硅太阳能电池，获得成功，使这两家提前完成了攻关任务。

3) 激光加工在先进制造中的应用：3.1激光成型制造：快速成型(RP，Rapid Prototyping)技术是一种基于离散，堆积成型原理的新型数字化成型技术。快速原型制造技术简称RPM，RPM是电脑、激光、光学扫描、先进的新型材料、计算机辅助设计、计算机辅助加工、数控技术等综合应用的高新技术。它是制造成型技术的革新。在成型概念上以平面离散、堆积为指导，在控制上以计算机和数控为基础，用数控激光机床按照平面模型的形状扫描，使其通过激光束逐层扫描，以最大柔性为总体目标，最终直接加工出与CAD模型相一致的原型或零件，是实现并行工程和敏捷制造的有效手段。它摒弃了传统的机械加工方法，对制造业的变革是一个重大的突破，利用RPM技术可以直接或间接地快速制造原型和零件，该技术已被汽车、航空、家电、船舶、医疗、模具等行业广泛应用。快速成型技术经过近20年的发展，正逐步走向成熟，在降低制造成本等方面取得了显著的进展。目前，快速成型在原型和模型的制造方面，已成为一种不可替代的先进制造技术。随着高功率激光的引入，采用快速成型方法直接制造金属零件正成为

该领域新的研究点，引起了广泛的关注。3.2激光加工内腔技术：激光方向性好，能量在空间高度集中，使用脉冲技术可使激光能量在时间上也高度集中；激光可以用透镜进行聚焦，将全部的激光能量集中在极小的范围内。将一个GW级的调Q激光脉冲聚焦到直径为5 m的光斑上，可以获得10 W／cm2的功率密度，产生几千度、乃至上万度的高温。激光在固体透明材料内部对材料产生作用，若激光的功率密度大于介质的破坏阈值，则在激光作用的很短时间间隔内，强激光的辐射将导致介质吸收大量的激光能量，产生使材料破坏的内爆轰，形成空隙，起到体内局部切割作用。由于切割过程相当迅速，聚焦点周围热传递造成的热损伤几乎为零。使用该技术具有以下优点：该方法是非接触加工，克服了传统机床因受切削力的作用而引起的变形；整个加工无噪声和无化学污染；无需准备专用工装与设备。该技术的研究成功将提高整个机械制造工艺水平和产品质量，开拓出制造技术的一个新领域；另一方面，由于要求透明材料作为被加工对象，也会促进材料科学从实用角度考虑，开发出一些具有机械性能和导电性能的透光材料，应用在光电通讯技术、航空航天技术、国防军工技术和医疗器械上，对这些领域的发展起到极大的促进作用，同时对绿色制造学科的发展也会有所启迪。3.4激光雕刻：激光雕刻技术是20世纪80年代兴起的一门崭新的工业加工技术，在国际上一些发达国家已将该技术作为工业加工的工艺标准。原理是在足够功率密度的激光束照射下，使被加工材料表面达到熔化和气化温度，从而使材料气化蒸发或熔融溅出。随着计算机辅助设计、计算机图形学、工业自动化等学科在激