特种加工技术激光加工.ppt

第1页，讲稿共27页，2023年5月2日，星期三目录激光加工简介1激光加工原理和特点2激光加工基本设备的组成3激光加工技术的应用45第2页，讲稿共27页，2023年5月2日，星期三1.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。第3页，讲稿共27页，2023年5月2日，星期三1.激光加工简介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。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。第4页，讲稿共27页，2023年5月2日，星期三2.激光加工原理和特点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。激光加工原理第5页，讲稿共27页，2023年5月2日，星期三2.激光加工原理和特点阶段一阶段二阶段三加工过程大体上可分为如下几个阶段：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）阶段四阶段五工件材料吸收光能；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）；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。第6页，讲稿共27页，2023年5月2日，星期三2.激光加工原理和特点激光加工特点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。激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势：第7页，讲稿共27页，2023年5月2日，星期三2.激光加工原理和特点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。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。4.激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。第8页，讲稿共27页，2023年5月2日，星期三3.激光加工基本设备的组成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。激光加工机的组成部分第9页，讲稿共27页，2023年5月2日，星期三3.激光加工基本设备的组成激光加工示意图第10页，讲稿共27页，2023年5月2日，星期三3.激光加工基本设备的组成1.固体激光器固体激光器由工作物质、光泵、玻璃套管和滤光液、冷却水、聚光器以及谐振腔等组成固体激光器常用的工作物质有红宝石、钕玻璃和掺钕钇铝石榴石三种固体激光器采用光激励，能量转化环节多，效率低激光加工常用激光器第11页，讲稿共27页，2023年5月2日，星期三3.激光加工基本设备的组成第12页，讲稿共27页，2023年5月2日，