哈工大金属工艺学论文.doc

激光加工技术及应用 李梦奇 航天学院，1118202,1111820224 摘 要：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。 激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。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。本文主要介绍激光加工的特点和应用。 关键词：激光加工技术；应用；机械加工  激光束具有单色性好、能量密度高、空间控制性和时间控制性良好等一系列优点目前它已广泛应用于材料加工等领域。激光加工的行业包括汽车制造、航天航空、电子、化工、包装、医疗设备等。与计算机数控技术相结合激光加工技术已成为工业生产自动化的关键技术拥有普通加工技术所不能比拟的优势。例如激光加工为激光束具有单色性好、能量密度高、空间控制性和时间控制性良好等一系列优点目前它已广泛应用于材料加工等领域。激光加工的行业包括汽车制造、航天航空、电子、化工、包装、医疗设备等。与计算机数控技术相结合激光加工技术已成为工业生产自动化的关键技术拥有普通加工技术所不能比拟的优势。例如激光加工为非接触式加工、速度快、无噪声、可实现各种复杂形状的高精度加工目的且无通常意义上的刀具磨损无需更换刀头。我国激光加工市场前景广阔预计平均每年以20-30%的速率递增。 近年来激光技术已经广泛应用于高密度印刷线路板微通道打孔及芯片封装设备中最新的世界微通道打孔信息显示每年有超过300000万平方米的高密度多层印刷线路板是用激光来打孔的。用于PCB微通道打孔的早期激光打孔设备是单头的UV YAG激光器或单头的C02激光器随着微通道打孔产量的要求不断提高许多生产厂家开始研制双头激光打孔设备。目前市场上主要的三种双头激光打孔设备:双头C02激光系统、双头UV激光系统、混合激光系统(UV和C02)。 有两种比较经济实用的激光技术用于PCB板的微通道打孔；C02激光波长在远红外区域打孔直径〉100微米。W激光波长在紫外区域广泛用打孔的直径〈100微米甚至孔径缩小到〈50微米的情况。在紫外激光技术中半导体泵浦UV激光器已经成为工业用标准激光器它可提高传输到工件表面的单脉冲能量。二、激光焊接塑料 1.激光焊接塑料的优点随着塑料在汽车、医疗设备及电子等行业的零部件设计、制造上日趋广泛的使用大功率光纤激光塑料焊接系统可完全满足塑料制品的加工过程中快速有效干净的塑料的使用大功率光纤激光塑料焊接系统可完全满足塑料制品的加工过程中快速、有效、干净的塑料焊接方式。 目前国内市场上普遍使用的塑料焊接技术主要有振动摩擦焊接、热板式塑料焊接及超声波焊接等。主要用于连接敏感性塑料制品(含有线路板)、具有复杂几何形状的塑料件以及有严格洁净要求的塑料制品(医药设备)等等。光纤激光焊接塑料技术主要有以下几方面的优点： (1)能生成精密、牢固和密封(不透气和不漏水)的焊接树脂降解少、产生的碎屑少。 (2)易于控制具有良好的适应性可焊接尺寸小或外形结构复杂的工件。 (3)极大地减小了制品的振动应力和热应力。 (4)能够将许多种类不同的材料焊接在一起。激光塑料焊接技术在欧美等发达国家已经得到了一定的应用我国在这方面尚是空白。 2.塑料激光焊接用的焊接方法 激光焊接塑料的基本原理是两种塑料在低压力下被夹紧在一起激光穿过一个制品然后被另外一个制品吸收吸收激光能量的制品将光能转化为热能在塑料的接触面熔化形成一个焊接区。 常用的焊接方法主要有： a.激光束沿着焊缝处快速扫描达到焊接的目的。 b.通过光学元件将激光束整形同时在焊缝处产生热量。 c.照射掩膜焊接激光束仅加热制品上没有被掩膜遮住的部分可以快速焊接复杂的焊缝。 d.激光束固定塑料工件置于受程序控制的多维可移动的工作台上。三、大功率光纤激光器在船舶制造业中的应用 1.激光加工技术在造船工业中应用的优势造船工业中激光加工主要优点： (1)船舰载重量日益坛加要求使用非常薄的平板激光焊接避免了加工时的热影响； (2)激光可以采用光纤等灵活的输出方式因此甲板、船体等大表面尺寸的工件加工可以不受工作台尺寸的影响。 (3)力日工非接触速度快边缘光滑高度自动化大大降低造船成本及时间。 2.国内外的发展现状 欧美及日本主要的大型船厂已大量采用激光加工技术。目前美国、欧洲等地区正在进行大功率光纤激光工业加工设备的开发正在开发的有2KW、6KW输出的工业级光纤激光器的加工设备的二次开发。我国已开发出了中小功率系列工业光纤激光设备但大功率光纤激光器工业加工应用尚是空白在我国造船工业中几乎还没有使用激光加工技术。 3.大功率光纤激光器在船舶制造业中