金属工艺学论文.docx

哈尔滨工业大学金属工艺学课程论文学院： 能源科学与工程学院 班号： 1202201 学号： 1120200506 姓名： 任济民 激光加工技术介绍作 者：任济民能源学院 1202201班 1120200506摘要：文章介绍了全球和国内激光加工设备市场的概况以及制造业对激光加工设备的基本要求。从新工业激光器的研究和激光加工的应用两方面阐述了激光加工技术的发展。最后指出激光加工技术显现出传统加工工艺无法比拟的优势, 应该向制造业提供成套的激光加工技术,为中国成为制造强国作出贡献。一激光加工的优点基于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 ,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。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 ,因此速度快、 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。 能生成精密、 牢固和密封(不透气和不漏水)的焊接 ,而且树脂降解少、 产生的碎屑少 ,制品的表面能够在焊缝周围严密地连接在一起。激光焊接没有残渣的优点使它比较适合于国家食品药品监督管理局管制的医药制品及电子传感器等。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。这主要是因为激光便于计算机软件控制 ,而且光纤激光器输出可灵活地达到零件各个微小部位 ,能够焊接其它焊接方法不易达到的区域。极大地减小了制品的振动应力和热应力 ,比采用其它连接方式所产生的振动应力和热应力小得多 ,这意味着制品或者装置内部组件的老化速度更慢 ,可应用于极易损坏的制品。二激光加工种类 激光快速成型技术激光快速成型技术是上世纪80年代发展起来的一门高新技术，它是利用激光技术、CAX 技术、自动控制技术和新材料技术，直接造型，快速制造产品模型的一门多学科综合技术激光快速成型技术一改传统加工“去除”成型加工工艺，改为“堆积”成型加工工艺，在加工领域具有划时代的意义激光快速成型技术中LOM工艺，是利用CAD模型设计功能和CAM加工制造功能，不需要工程图纸，将设计模型数据直接切片生成加工代码，快速制造出设计模型样件或样机在新产品开发设计阶段，采用激光快速成型技术可有效缩短设计周期如河北工业大学快速成型中心，对某型号汽车除霜管设计制造在一两天中即可完成，并取得了良好的效果目前，激光快速成型技术广泛应用于航空航天、汽车、玩具制造等行业。 激光焊接技术激光焊接是利用高能量激光束照射焊接工件，工件受热融化，然后冷却得到焊接的目的激光焊接的显著特征是大熔、焊道、小热影响区，以及高功率密度，大气压力下进行不要求保护气体，不产生X射线，在磁场内不会出现束偏移，更加之该法焊速快、与工件无机械接触、可焊接磁性材料便于实现遥控等优点，尤其可焊高熔点的材料和异种金属，并且不需要添加材料，因此很快在电子行业中实现了产业化激光焊接有两种基本方式：传导焊与深熔（小孔）焊国外利用固体 YAG 激光器进行缝焊和点焊，已有很高的水平另外，用激光焊接印刷电路的引出线，不需要使用焊剂，并可减少热冲击，对电路管芯无影响日本自 90 年代以来，在电子行业的精密焊接方面已实现了从点焊向激光焊接的转变目前，激光焊接主要应用在汽车行业，如汽车车身的焊接（美国福特汽车公司，日本本田、尼桑汽车公司等） ，底板焊接（西德大众） ，发动机悬架焊接（奥迪轿车）等等。 激光打孔技术激光打孔技术具有精度高、通用性强、效率高、成本低和综合技术经济效益显著等优点，已成为现代制造领域的关键技术之一激光打孔在微细孔加工中的应用，解决了一些传统机械加工不能解决的难题，为微孔加工提供了先进的加工手段在上世纪 90年代，激光打孔技术就朝着多样化、高速度、高精度、直径更微小的方向发展。 激光切割技术自从1967年 Sullivan 和 Houldcroft 首先提出并实现用吹氧气法进行金属激光切割以来，激光切割以其切割范围广、切割速度高、切缝窄、切割面粗糙度低、热影响区域小、加工柔性好、可实现众多复杂零件的切割等优点而应用越来越广激光切割技术可广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量脉冲激光适用于金属材料，连续激光适用于非金属材料，后者是激光切割技术的重要应用领域目前，激光切割主要应用在航空航天工业和汽车制造业中，如飞机框架、尾翼壁板、飞机主旋翼、汽车车架等切割 激光打标技术激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一 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的一种打标方法激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米量到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义准分子激光打标是近年来发展起来的一项新技术，特别适用于金属打标，可实现亚微米打标，目前，广泛用于微电子工业、生物工程、食品包装和防伪鉴别等领域 激光刻蚀技术自从首次报道准分子激光能获得快速、高分辨光刻以来，人们在八十年代即对准分子激光光刻进行了大量研究尽管电子束、X射线、离子束具有更短的波长，在提高分辨率方面有更多好处，但曝光源、掩模、抗蚀剂、成像光学系统方面存在极大的困难而相反，准分子光刻有着明显的经济性和现实性，它将光学光刻扩展至 DUV 和 VUV，其高功率大大缩短了基片曝光时间，分辨率易获得亚微米线宽，掩模和抗蚀剂问题易解决1992 年美国IBM公司将准分子光刻机用于生产线上，商品化的XL-1型193 nm光刻机能获得0.25 m线宽光刻胶图形最近的相移掩模技术，将准分子光刻分辨率提高到0.13 m以下另一方面，准分子激光直刻有机和无机物材料方面有着独到之处，单脉冲去除深度在0.05 0.1 m 之间，这使得通过简单的脉冲计数即可获得高精密切削将准分子光刻装备进行适合于材料加工的改进，如使掩模及整个光学系统能承受更大激光峰值功率密度，采用高倍率投影物镜，设计实时残渣去除系统等等，则非常适于新近迅速发展起来的微结构、 微机械的加工技术 目前，英国Exitech公司，德国Microlas公司，日本浜松光子公司先后推出了商品化微结构加工用准分子激光微加工装备激光刻蚀技术主要应用在高集成度电路的制作 激光微调技术激光微调主要用于调整厚膜电路或薄膜电路中的电阻、电容以及其他多种功能参数激光调阻时，受到照射的部位受热汽化挥发，阻值区域截面面积减小，随之阻值增大过去对厚膜电阻采用机械磨蚀法，对薄膜电阻采用电火花烧蚀法，但这种调整法的精度、效率都很低，对工件产生严重污染，引起调阻后阻值漂移，改用激光微调则有很大的优越性激光微调的实质是打孔，每次打孔都很浅，约至几十纳米至几十微米之间，然后通过连续不断的打孔，搭接成一条线激光微调电阻除用强光照射将部分电阻膜气化外，还可通过无损伤照射改变膜的结构达到调整阻值的目的激光调阻技术主要应用于精密电阻阻值调解，精度可达0.1 0.02激光存储技术光存储是最早预见的激光应用领域之一，激光存储技术是信息以反射/非反射带（正常表面和凹坑）的序列编码，已达到信息存储的目的目前，计算机所用的可写 CD-ROM 就是一种激光信息存储和信息再现的介质随着信息技术的发展，对信息存储的要求越来越高，数字视频光盘（DVD）是下一代光存储器，其存储能力是 CD-ROM 的7 倍因数据存储密度与激光波长的平方成反比，所以，发展波长更短的激光是提高激光存储技术的关键三发展趋势 数控化和综合化：把激光器与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的工件定位相结合，形成研制和生产加工中心，已成为激光加工发展的一个重要趋势小型化和集成化：可进行几种工艺研制和生产加工的激光加工系统，已成为激光加工的另一发展趋势国外已把激光切割和模具冲压两种加工方法组合在一台机床上，制成激光冲床，它兼有激光切割的多功能性和冲压加工的高速高效的特点，可完成切割复杂外形、打孔、打标、划线等加工 如果可以在技术上获得优先，在产品上重视产业化及规模化生产技术的研究，强化工艺技术，规范化生产，注意质量及可靠性，大力提升激光加工技术的竞争水平，不断创新，那么我国激光加工技术必将在新环境和新技术中获得成功，并在激光加工技术领域取得突飞猛进的进步和发展参 考 文 献1 李力钧,现代激光加工及其装备,北京理工大学出版社,(1 9 9 3)42刘必利, 谢颂京, 姚建华. 激光焊接技术应用及其发展趋势 J .激光与光电子学进展, 2005, 42( 9) : 43- 46.3Trumpf. Trudisk disk lasers, Truflow8000- Truflow20000 EB/OL .http: //208.index.html, 2007- 08- 08.4金石凯. 1020 kW横流CO2激光器 EB/OL . http: //productdetail.asp?id=20, 2007- 08- 08.5邹意会, 张荣康. 20 kW级高功率CO激光器 J . 激光与光电子学进展, 1996, 33( 2) : 19- 24.6Quintino L, Costa A, Miranda R, et al. Welding with high powerfiber lasers- A preliminary study J . Materials and Design, 2007,( 28) : 1 231- 1 237.7胡昌奎