新技术专题论文

新技术专题论文之现代激光加工技术学校：辽宁科技大学材料与冶金学院专业：材料成型及控制工程2010级2班姓名：**I、'/4I——I 4*4*4*4*4*4*4*4*4*4*4*4*4**——>-—I—-_学号：现代激光加工技术摘要：本次新技术专题课程在五位老师的讲解下总计介绍了五种材料加工新技术，通过本课程的学习使我们了解了材料加工新技术的发展和前沿。课程内容主要紧密结合目前应用广泛和发展潜力大的材料加工新技术、新方法，本文将主要从现代激光加工技术为根本内容展开介绍。关键字：材料、材料加工、激光、CO2激光器、激光加工技术。（一）、前言主要概念的解释材料的概念：材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。新材料的概念：新材料（或称先进材料）是指那些新近发展或正在发展之中的具有比传统材料的性能更为优异的一类材料。新材料技术的概念：新材料技术是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。材料的作用（1） .材料是现代文明的支柱；（2） .材料是人类生存的基础；（3） .材料是人类发展的标志；（4） .材料是科技创新的向导。新材料技术的作用及地位（1） .自20世纪70年代，人们就把信息、能源和材料誉为人类文明的三大支柱，把材料的重要性提高到一个前所未有的高度。（2） .20世纪80年代又把新材料技术与信息技术、生物技术一起列为高新技术革命的重要标志；事实仁，新材料的研究、开发与应用反映着一个国家的科学技术与工业化水平。（3）.几乎所有的高新技术的发展与进步，都以新材料和新材料技术的发展和突破为前提。（二）、现代激光加工技术及其应用材料加工领域由手工加工时代过渡到火焰加工时代，又由火焰加工时代过渡到电加工时代，而激光加工的出现正促使目前的电加工时代向光加工时代转变，被誉为“未来制造业的共同加工手段”。（1） .激光的概念:激光的英语为Laser，他是LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的第一个字母组成的缩写，意思是“光受激辐射放大”。（2） .激光产生的原理：作物质在激励能源的作用下，不断地把低能级上的粒子抽运到高能级上去，例如从能级1抽运到能级3上。现粒子数反转分布的工作物质，可以产生受激发射放大。开始时这种受激发射光强度很弱，由于光学谐振腔的存在，使得在一定方向上的受激光在两块反射镜间多次往返，当往返足够多的次数后，就可以在腔内建立起稳定的相干光振荡，其中一部分振荡光通过一块具有一定透过率的镜面输出到腔外，形成激光。（3） .激光的简介：自1960年美国科学家梅曼研制出第一台红宝石激光器，随着世界科技与经济发展的需要激光技术有了迅速发展尤其近十几年来的发展更为迅速，从而也极大地促进了激光加工技术的更广泛应用。激光是一种崭新的光源，激光是二十世纪最重大的科学发现之一。它除了与其他光源一样是一种电磁波外，还具有其它光源所不具备的特性。激光与普通光相比有4个特性，即高单色性（单一波长）、高相干性，高方向性和亮度高（光强）。这种神奇的光束可以达到其它任何已知光束所不能达到的聚焦精度，并且聚焦后可以将巨大的能量集中在非常小的范围内。所以激光刚已问世即引起了材料科学家的高度重视。（4） .激光技术的应用：激光在基础科学研究上的应用；激光在信息工程中的应用；激光在农业上应用；激光在医学上的应用；激光在军事上的应用。（三）、现代激光加工技术及其分类激光束易于传输其时间特性和空间特性可以分别控制经聚焦后可得到极小的光斑，具有极高功率密度的激光光束可以熔化、气化任何材料也可进行局部区域的精密快速加工加工过程中输入工件的热量小热影响区和热变形小;加工效率高，易于实现自动化激光技术是一门综合性高新技术涉及光学、机械学、电子学等学科同样激光加工设备也涉及到众多学科因而决定了它的高科技性和高收益率纵观国际和国内激光应用场情况经过多年来的研究开发和完善，当代的激光器和激光加工技术与设备已相当成熟形成系列激光加工工艺。从国内激光加工技术的发展和应用来看.已有越来越多的用户认识到激光加工独特的优异性能和高柔性、高效率。目前在航空航天领域、钢铁、汽车制造业、电子与电器、机械、船舶、建筑及其他领域都早已普及了激光技术。此外各种新的激光加工工艺还在不断涌现从国际范围的实际应用比例来看激光加工主要用于切割、焊接、表面处理、打标和打孔等。二维和三维激光切割占激光应用的65%激光焊接占20%左右激光打孔、打标占10%以下而激光表面处理包括激光相变硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等仅占5%左右。（1） .现代激光加工技术分类：大型件激光加工技术；激光精密加工技术；激光微细加工技术；激光化学加工；激光薄膜沉积技术；激光合成新材料技术。（2） .大型件激光加工技术的分类（称为万能加工工具）：激光表面强化与修复主要分为：激光相变淬火、激光熔凝淬火、激光合金化、激光熔覆激光直接加工主要分为：激光毛化、激光焊接、激光切割、激光打孔、激光刻蚀、激光打标、激光抛光激光快速制造模具原型主要分为：选区激光烧结法、激光分层切割制造法.激光加工技术的基本特点：非接触加工，无工具磨损，不需要中途更换工具，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；激光束能量密度高，加工速度快，工件变形小、热影响区小，后续加工量小；它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点材料，可加工材料范围广泛；激光束易于导向、聚焦，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；易与传统生产工艺组合，形成生产线，是一种极为灵活的加工技术。、CO2激光器与其它分子激光器一样，CO2激光器工作原理其受激发射过程也较复杂。分子有三种不同的运动，即分子里电子的运动，其运动决定了分子的电子能态；二是分子里的原子振动，即分子里原子围绕其平衡位置不停地作周期性振动一一并决定于分子的振动能态;三是分子转动，即分子为一整体在空间连续地旋转，分子的这种运动决定了分子的转动能态。分子运动极其复杂，因而能级也很复杂。由高功率CO2激光器、双温水冷机组、导光及聚焦系统、同轴指示系统、激光加工机床、控制系统和辅助设备组成多功能co2激光加工成套设备。二氧化碳激光器的出现是激光发展中的重大进展，也是光武器和核聚变研究中的重大成果。最普通的二氧化碳激光器是一支长1米左右的放电管。它产生的激光是看不见的，在砖上足以把砖头烧到发出耀眼的白光。淤多功能CO2激光加工成套设备主要特点：加工功率高，激光光束质量好，稳定性好，适用于金属材料进行激光表面相变淬火、熔凝硬化、激光熔覆与合金化加工等多种加工方法;通过光学模式变换，该激光器还可具备激光焊接与切割加工功能；能量转换效率高，大于16%；可满足大工件、复杂尺寸件的加工。这样整套设备将具有加工精度高、使用范围广，工作效率高等优点。（五） .典型的激光加工技术在现代激光加工科技领域内，典型的激光加工技术主要有五种，分别为：激光淬火技术、激光熔覆技术、激光焊接技术、激光切割技术和激光打标技术。（1） .激光淬火技术激光淬火技术是利用聚焦后的激光束照射到材料表面，使其温度迅速升高到相变点或熔点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料的快速导热作用，使受热表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层的过程。（2） .激光熔覆技术激光熔覆是利用激光的能量在材料表面熔凝耐磨、耐腐蚀的高级的金属或金属陶瓷层，以改善其表面性能的激光工艺。（3） .激光焊接技术激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，使金属熔化形成焊接。（4） .激光切割技术激光切割是以高能量密度的激光作为“切割刀具”的一种材料加工方法。它可实现各种金属和非金属板材及众多复杂零件的切割，是应用最广泛的一种激光加工技术。（5） .激光打标技术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，即打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能作用导致表层物质的化学物理变化而“刻”出痕迹，显示出所需刻蚀的文字、符号和图案等。（六） 、激光加工技术在钢铁行业的应用当前，激光加工技术在钢铁冶金行业中主要应用包括主要用于锻钢辊、铸钢辊、合金半钢轧辊、铸铁辊等轧辊的表面强化;其它易损件的激光加工处理与修复冶金行业中的其它主要易损件包括：大型圆盘锯、夹送辊、输送辊、张力辊、飞剪、行车轮、卷筒、助卷辊等。其主要材质、性能均适合激光加工的工艺要求。（七）、结语与国际上激光加工系统相比，