激光加工技术的应用及国内的发展趋势和现状_刘禹璐

1、 59科技论坛 激光加工技术的应用及国内的发展趋势和现状刘禹璐 （黑龙一农垦大学应用技术学院，黑龙江 大庆 163000） 摘 要:激光加工在现代产业中展示了强人的优势和发展潜力，成为 21 世纪的主导技术，本文介绍激光加工原理和特点以及在激光打孔、激光切割、激光焊接、激光淬火、激光打标、激光雕刻中的特点及应用。 关键词:激光；激光加工原理特点；应用；国内发展趋势 激光技术是 20 世纪 60 年代初发展起来的一门新兴科学，在材料加工方面，已逐步形成了一种崭新的加工方法激光加工（Lasser Beam Machining 简称IBM）。激光加工可以用于打孔、切割、打标、焊接、热处理、以及激光雕

2、刻等各个领域。由于激光加工不需要加工工具、而且加工速度 快、表面变形小、可以加工各种材料，已经在生产实践领域中愈来愈多地显示了它的优越性，越来越受到人们的重视。激光加工是利用光的能量， 经过透镜焦聚，在焦点上达很高的能量密度，靠光热效应来加工各种材料的1。 1 激光加工的原理和特点 1.1 聚焦后，光能转化为热能，几乎可以熔化、气化任何材料。例如耐 热合波会导致大量晶格缺陷的形成，从而实现表面的硬化。激光淬火被广泛的 应用于重要零件的淬火。 5 激光打标 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

3、永久性标记的一种打标方法，这对产品的防伪有特殊的 意义。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设 备，可以打出各种文字、符号和图案，易于用软件设计标刻图样，更改标记内 容，适应现代化生产高效率、快节奏的要求7。可实现亚微米打标， 已广泛用于微电子工业和生物工程。 6 激光雕刻 在激光技术中激光雕刻技术是较常见的。激光雕刻的实现主要是利 用激光束在材料表面的熔蚀效应、气化效应、光化学反应。激光雕刻广泛 的应用工艺品、陶瓷、皮革、 等的雕刻8。 我国激光工业的现状及发展趋势 自 1961 年中科院长春光学精密机械研究所研制出我国第一台红宝石激光器至今，我国激光技术也经过了五十年的快

4、速发展。目前，激光产 品已在国内占据较大的市场份额，在产品质量、性能等方面初步具备了与 国外大公司竞争的实力。 2005- 2009 年，中国激光市场年均复合增长率达到 25.6%，市场保持高速增长。2008- 2009 年，在全球激光市场出现 24.8%的负增长的情况下，中国激光市场仍然保持 15.1%的增长，突破了 100 亿元规模，成为全球激光市场中的一股新兴力量。2010 年随着中国制造业的整体复苏，预计未来三年中国激光市场仍将保持高速增长，年均增长率约在18%- 22% 之间9。 近几年，国内工业激光应用市场不断扩大，激光加工领域不断开拓，除了纺织、服装等轻工业和汽车制造业、航空、动

5、力和能源等重工业，正逐步向精细、微细加工集中，向电子制造业、集成电路行业、通信、机械微加工， 以及医疗、牙科、美容仪器设备制造业等新兴应用领域拓展。 7 结论 激光加工是一门21 世纪发展极快的制造新技术，各国政府和工业部门都非常重视激光器和激光加工技术设备的发展。中国政府一直将激光 作为“先进制造技术”列为国家重点发展项目。面对日益增长的巨大激光 加工应用市场和国际竞争新格局，中国的激光和激光技术产业必将有一 个大的发展，激光加工技术的发展，具有非常辽阔的市场远景,在国民经 济和工业发展中发挥着日益重要的作用。激光加工有着传统机械加工不 具备的某些优点，它的应用也越来越广泛。 参考文献 陶瓷

6、，英石，石等硬脆材料都能加工。 1.2 激光光斑大小可以焦聚到微米级，输出功率可以调节，因此可用 以精密微细加工。 1.3 加工所用工具是激光束，是非接触加工，所以没有明显的机械力，没有工具损耗问题。加工速度快，热影响区小，容易实现加工过程自动 化。 1.4 和电子束加工等比较起来，激光加工装置比较简单，不要求复杂 的抽真空装置。 1.5 激光加工是一种瞬时、局部熔化、气化的热加工，影响因素很多， 因此， 精微加工时，精度，尤其是重复精度和表面粗糙度不易保证，必须进行反复试 验，寻找合理的参数，才能达到一定的加工要求。 1.6 加工中产生的金属气体及火星等飞溅物，要注意通风抽走，操作 者应戴防

7、护镜。 2 激光加工工艺及应用 激光加工技术的传统应用主要有金属材料的激光焊接、切割、打孔、 标记、表面热处理、雕刻等。随着新型激光器件的诞生、激光技术的不断发展以及新材料、新工艺的涌现,激光加工技术在不同行业得到了进一步的应用。 2.1 激光打孔 激光打孔是利用激光的功率密度高的特点，将其聚焦，是加工材料瞬间被加热熔化、汽化，熔化物质被蒸汽的剩余压力排挤出来，形成孔洞。 激光打孔已广泛用于钟表和仪表的宝石轴承、石拉丝模、化纤喷丝头等工件的加工。激光可以在纺织面料、皮革制品、纸制品、金属制品、塑料制品上进行打孔 切割等操作。应用领域包括制衣、制鞋、工艺品礼品制作、 机器设备、零件制作等2。 2

8、.2 激光切割 激光切割是利用激光束聚焦形成的高功率密度光斑，将材料快速加热至气化温度，蒸发形成小孔洞后，再使光束与材料相对运动，从而获得窄的连续切缝3。在20 世纪80 年代就开始在汽车车身制造中应用4。激光切割还广泛用于非金属材料的切割，另外激光切割也广泛用于服装行业， 对皮革、布料进行切割。 3 激光焊接 激光焊接是将功率密度足够的激光束照射到需要焊接的材料表面， 使其局部温度升高到熔点，被焊材料结合部位熔化成液体，然后冷却凝固， 于是两种材料就被熔接在一起。激光焊接技术应用领域迅速扩到航空航天、船舶制造、机车制造、机械零件制造等领域5。珠宝首饰业引用了激光焊接技术,改变了人们传统的首饰设计思维方式。借助激光焊接技术,可制作一些结构特殊的首饰款式6。另外激光焊接也广泛用于钢铁行业，如硅板焊 接，冷轧低碳钢的焊接，钢管的焊接。 4 激光淬火 激光照射材料表面使金属表面的原子迅速蒸发，由此发生的微冲击 1 刘晋春,白基成,郭永丰.特种加工M.北械工业,2008(03).2 刘秀清.传统机械加工与激光加工通孔质量的比较研究J.煤矿机械, 2010,(10).3 张国顺.现代激光制造技术M.北京:化学工业2006.4 周建忠,张永康.激光加工技术在汽车车身制造中的应用J.电加工与模 具,2000,(04).5 李少华,康蓉娣.激光焊接技术及其应用J.舰船防化,2011,(0