激光加工简要总结

激光加工简要总结激光的最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的各单词头一个字母组成的缩写词，意思是“通过受激发射光扩大”。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。刘东华《激光加工的原理与器件》：激光的特点：（1）发射出来的激光其频率、相位、方向和偏振态等都完全相同，因而，激光具有许多宝贵的特性，可归纳为亮度高、颜色纯、方向性好和相干性强等四个方面。所以激光束可在时间上和空间上实现高度的集中，也就是说，激光具有良好的聚集性能。强大的激光束，经过聚焦后，可以形成微细的光斑，从而达到极高的功率密度（如），其亮度和威力大大超过普通的光源。甚至比世界上最强大的光源太阳的亮度还要高数亿倍。激光的聚焦特性与其波长、模式、发散角、以及聚焦透镜的焦距等因素有关。原理：（1）当激光束照射到材料表面时，由于材料吸收光能后转变为热能，使材料加热升温，改变材料的物理化学性质或将照射区内的材料熔融，甚至汽化溅出，将材料去除或破坏。利用这种激光与材料相互作用时的热效应，便可有效地进行各种激光加工。特点：（1）由于激光束的功率密度很高、威力很大，因而可以加工各种金属和非金属材料，特别适合于加工高硬、耐热合金、陶瓷、宝石、石英、玻璃等硬而脆的难加工材料。（2）激光的聚集特性良好，可以将激光束聚集到微米级，且功率大小容易调节，因而可以用于精密微细加工。（3）由于是非接触加工，在激光加工过程中，没有加工阻力，没有工具摩损等问题，因而能实现高速度、高精度的加工。且光束的照射部位、光斑的大小均容易控制，易于实现自动化。（4）能进行远距离遥控加工，也可以通过透明材料对一些特殊环境（例高温、剧毒、水下、放射性及真空）中的工件进行激光加工，这是用常规的加工方法难以办到的。（5）普通机械加工时，噪音大、屑末多、耗能大。而采用激光加工时，既无噪音、又无屑末，且工件变形小，无须后续加工，可以省略二次加工。既节省资源又节约能源，工效高。（6）激光束在大气中传输时无能量损失，因而不象电子束加工那样，需用复杂的真空室。也不会产生电子束加工那样的X射线，不会发生放射性危害，也无加工污染，不会发生公害，无需安装公害防治装置。在现代激光加工系统中，往往是集激光器、导光聚集装置、工作机床、计算机数控系统和机器人等于一体的整机。张保国等《工程陶瓷材料激光加工原理及应用研究进展》：激光是一种通过入射光子的激发使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所发出的光，除具有一般光源的共性之外，还具有单色性、相干性和能量高度集中性等优点，因此可聚焦到尺寸与光波波长相近的小斑点上。激光加工的特点：（1）激光加工技术由于其具有非接触性、无污染、低噪声、高精度和易实现数字化控制等优良特性，已成为陶瓷传统加工工艺的重要补充。林树忠等《激光加工技术的应用及发展》：原理：（1）激光加工的实质是激光将能量传递给被加工材料，被加工材料发生物理或化学变化，从而达到加工的目的。按照激光与被加工工件之间作用机理的不同，可将激光加工分为两类：一类是激光热加工，一类是激光冷加工。激光热加工是指激光作用于加工工件表面所引起的快速热效应的各种加工过程，如激光焊接、激光打孔、激光切割等；激光冷加工是指激光借助高能量高密度光子引发或控制光化学反应的各种加工过程，亦称为激光光化学反应加工，如激光刻蚀、激光掺杂、表面氧化等。特点：激光具有高亮度、方向性强、单色性好、相干性好、空间控制和时间控制性好等优越性能，容易获得超短脉冲和小尺寸光斑，能够产生极高的能量密度和功率密度，几乎能加工所有的材料。特别适用于加工自动化，而且对被加工材料的形状、尺寸和加工环境要求很低。（1）无接触加工。激光加工是通过激光光束进行加工，与被加工工件不直接接触，降低了机械加工惯性和机械变形，方便了加工。同时，还可加工常规机械加工不能或很难实现的加工工艺，如内雕、集成电路打微孔、硅片的刻划等。（2）加工质量好，加工精度高。由于激光能量密度高可瞬时完成加工，与传统机械加工相比，工件热变形小、无机械变形，使得加工质量显著提高；激光可通过光学聚焦镜聚焦，激光加工光斑非常小，加工精度很高，如PC机硬盘高速转子采用激光平衡技术，其转子平衡精度可达微米或亚微米级。（3）加工效率高。激光切割可比常规机械切割提高加工效率几十倍甚至上百倍；激光打孔特别是微孔可比常规机械打孔提高效率几十倍至上千倍；激光焊接比常规焊接提高效率几十倍；激光调阻可提高效率上千倍，且精度亦显著提高。（4）材料利用率高，经济效益高。激光加工与其他加工技术相比可节省材料10~30%，可直接节省材料成本费，且激光加工设备操作维护成本低，对加工费用降低提供了先决条件。应用：（1）激光快速成型技术。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。（2）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。（3）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。激光打孔技术朝着多样化、高速度、高精度、直径更微小的方向发展。（4）激光切割技术。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