激光加工技术的特性
世界上的第一个激光束于1960年利用闪光灯泡激发红宝石晶粒所产生。因受限于晶体的热容量,只能产生很短暂的脉冲光束且频率很低。虽然瞬间脉冲峰值能量可高达10'W/cm',但仍属于低能最输出。
20世纪60年代至70年代,电子束、离子束(含等离子体)、激光束开始进人工业领域、表面处理领域。引发了全世界科学家和工程师们的广泛兴趣,各国政府纷纷投人巨资进行开发性研究,从而诱发了表面处理技术的突破性进展。20世纪90年代形成了新的系统表面工程技术,出现了表面工程学,极大地推动了各行各业科学技术的进步,各行业的进步又加速了表面工程技术本身的发展。
使用钕(Nd)为激发元素的钇铝石榴石晶棒(Nd: YAG)可产生1-8kW的连续单一波长光束。YAG激光(波长为1.065m)。可以通过柔性光纤连接到激光加工头,设备布局灵活,适用焊接厚度0. 5-6mm。使用Co2为激发物的Co2激光(波长为10. 6um).输出能量可达25kW,可对厚度为2mm的板进行单道全熔透焊接,工业界已广泛用于金属的加工。
自20世纪60年代以来,人们以绝缘晶体或玻璃为工作物质制得了固体激光器。又以气体或金属蒸汽作为工作物质制得了气体激光器.因二极管的小体积、长寿命、高效率,人们制得了半导体二极管激光器。正是因为如此多的不同种类的激光器的出现,才推动了激光应用于一系列新的学科和技术领域。例如,激光全息
术、激光加工、激光检查、激光光谱分析、激光医疗、激光制导、激光寻的器、激光目标指示器、激光雷达等。
激光加工技术与传统加工技术相比具有很多优点,所以得到了广泛的应用,尤其适合新产品的开发。一旦产品图纸形成后,马上可以进行激光加工,可以在最短的时间内得到新产品的实物。
激光加工的主要特点如下
①光点小,能量集中,热影响区小。激光束易于聚焦、导向,便于自动化控制。
②不接触加工工件,对工件无污染;不受电磁干扰,与电子束加工相比应用更方便。
③加工范围广泛,几乎可对任何材料进行雕刻、切割。可根据电脑输出的图样进行高速雕刻和切割.且激光切割的速度与线切割的速度相比要快很多。
④安全可靠(采用非接触式加工,不会对材料造成机械挤压或机械应力)、精确细致(加工精度可达到0. 1mm)、效果一致(保证同一批次的加工效果几乎完全一致》。
⑤切割缝细小(激光切割的割缝一般在0.1—0.2mm之间)、切割面光滑(激光切割的切割面无毛刺)、热变形小《激光加工的激光割缝细、速度快、能最集中,因此传到被切割材料上的热量小,引起材料的变形也非常小)。
⑥适合大件产品的加工。大件产品的模具制造费用很高,激光加工不需任何模具制造,而且激光加工完全避免材料冲剪时形成的塌边,可以大幅度地降低企业的生产成本,提高产品的档次。
⑦成本低廉。不受加工数量的限制,对于小批量加工服务,激光加工更加便宜。
⑧节省材料。激光加工采用电脑编程,可以把不同形状的产品进行材料的套裁,最大限度地提高材料的利用率,大大降低了材料成本。