激光加工技术总习题及答案

激光加工技术总习题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.激光英文名称LASER的中文含义是什么？A.受激辐射的光放大B.原子辐射C.光量子放大D.激光器答案A2.激光产生的必要条件是？A.粒子数反转B.光学谐振腔C.泵浦源D.以上都是答案D3.下列哪种激光器不属于气体激光器？A.He-Ne激光器B.CO2激光器C.YAG激光器D.Ar+激光器答案C4.激光加工中，光斑大小与焦距的关系是？A.焦距越长，光斑越大B.焦距越短，光斑越大C.与焦距无关D.光斑大小仅由激光波长决定答案A5.激光切割过程中，辅助气体的主要作用不包括？A.吹除熔渣B.冷却切缝C.加速反应D.提供激光能量答案D6.激光焊接时，深熔焊接所需的功率密度通常在？A.10B.10C.10D.10答案C解析深熔焊接要求功率密度超过1067.激光打标的原理通常是利用？A.激光的热效应使材料表面变色或气化B.激光的化学效应C.激光的电磁效应D.激光的荧光效应答案A8.激光快速成型技术中，光固化是利用哪种材料的特性？A.热塑性粉末B.光敏树脂C.金属粉末D.陶瓷浆料答案B9.激光器谐振腔的作用不包括？A.提供正反馈B.选择激光模式C.提高激光单色性D.增加激光波长数量答案D10.下列哪一种激光加工属于冷加工？A.激光切割金属B.激光钻孔非金属C.准分子激光角膜切割D.激光焊接塑料答案C解析准分子激光波长在紫外区，主要通过光化学作用去除材料，热影响极小，常称为冷加工。11.激光加工中，材料的吸收率与哪些因素有关？A.激光波长B.材料特性C.温度D.以上都是答案D12.光纤激光器的主要优势是？A.功率高B.光束质量好C.转换效率高D.以上都是答案D13.激光安全防护中，对眼睛伤害最大的激光波长范围是？A.远红外（10.6μm）B.近红外（1.06μm）C.可见光（0.4–0.7μm）D.紫外（0.2–0.4μm）答案B解析近红外激光容易透过眼屈光介质聚焦于视网膜，造成严重损伤。14.激光切割中，焦点位置对切割质量的影响正确的是？A.焦点在材料表面时切割最厚B.焦点在材料内部时切缝最窄C.焦点在材料上方时易产生挂渣D.焦点在材料内部时切缝最宽答案C15.激光焊接中，焊接速度过快会导致？A.熔深增加B.熔深减小C.焊缝表面不平整D.咬边答案B二、判断题（每题1分，共10分）1.激光是一种单色性好的相干光。答案正确2.Nd:YAG激光器可以工作在脉冲状态。答案正确3.CO2激光器的波长是10.6μm，属于可见光波段。答案错误4.激光加工中，材料对激光的吸收率随温度升高而增加。答案正确5.激光切割时，辅助气体流量越大，切割速度越快。答案错误6.激光打孔的最小孔径可以小于激光光斑直径。答案错误7.激光热处理是利用激光的高功率密度快速加热材料表面，然后自冷淬火。答案正确8.所有的材料都可以用激光切割。答案错误9.激光加工中，焦深越长，越有利于厚板切割。答案正确10.激光焊接时，不需要添加焊丝也可以实现焊接。答案正确三、填空题（每空1分，共10分）1.激光产生的三个必要条件是（1）______、（2）______和（3）______。答案（1）粒子数反转；（2）光学谐振腔；（3）泵浦源2.CO2激光器的工作物质是（4）______和（5）______。答案（4）二氧化碳；（5）氮气（或氦气、氮气等辅助气体）3.激光切割常用的辅助气体有（6）______、（7）______和（8）______。答案（6）氧气；（7）氮气；（8）压缩空气（或空气）4.激光焊接按熔深可分为（9）______焊接和（10）______焊接。答案（9）热传导；（10）深熔四、简答题（每题5分，共20分）1.简述激光加工的主要特点。答案①功率密度高，加工速度快；②热影响区小，热变形小；③非接触加工，无机械应力；④精度高，柔性好，易于自动化；⑤可加工高硬度、高熔点、难切削材料。解析上述五点为核心特点，每点1分。2.什么是深熔焊接？其形成需要什么条件？答案深熔焊接又称小孔焊接，是指激光功率密度足够高时，材料局部气化形成匙孔，激光束进入匙孔内部实现大熔深焊接。形成条件：①功率密度一般需大于106②聚焦光斑尺寸小；③适当的焊接速度（过快过慢均不利于小孔稳定）。解析简述定义（2分），条件（各1分）。3.激光切割中，焦点位置如何影响切割质量？答案焦点位置决定切缝宽度与断面粗糙度：①焦点位于材料表面上方——切缝变宽，热影响区大，易产生挂渣；②焦点位于材料表面——切缝适中，断面质量较好；③焦点位于材料内部——切缝较窄，但底部可能能量不足，影响切断。实际加工应根据板厚调整焦点位置，薄板宜用表面聚焦，厚板宜用内部聚焦。解析三种情况各1分，调整原则2分。4.简述激光安全防护的基本措施。答案①佩戴专用激光防护眼镜；②设置安全联锁与警示标识；③封闭或屏蔽激光加工区域；④使用低反射材料减少杂散光；⑤对操作人员进行安全培训；⑥符合国家激光安全标准（如GB7247）。解析列出5条以上得满分，每少一条扣1分。五、计算题（每题10分，共30分）1.一束连续CO2激光功率为2000W，聚焦后光斑直径为0.2mm。求作用在工件上的功率密度（单位W/cm²）。若光束以5m/s的速度扫描，求线能量（单位J/cm）。答案①光斑半径r=0.2/2=②扫描速度v=5 解析本小题5分+5分；注意单位换算，公式正确即可得分。2.某Nd:YAG激光器发出单脉冲能量为50J，脉冲宽度为5ms，光斑直径为1mm。(1)计算峰值功率密度（W/cm²）；(2)若用于打孔，一个孔需要10个脉冲，重复频率为10Hz，求打一个孔所需的总能量以及10个脉冲期间的平均功率（近似计算）。答案(1)峰值功率Ppeak=Eτ=500.005(2)总能量Etotal=10×50解析第(1)问5分，第(2)问总能量2分+平均功率3分；功率密度计算需注意单位换算