一 激光加工(laser oem)的原理及其特點(diǎn)
1.激光加工(laser oem)的原理
激光加工(laser oem)是將激光束照射到工件的表面,以激光的高能量來(lái)切除、熔化材料以及改變物體表面性能。由于激光加工(laser oem)是無(wú)接觸式加工,工具不會(huì)與工件的表面直接磨察產(chǎn)生阻力,所以激光加工(laser oem)的速度極快、加工對(duì)象受熱影響的范圍較小而且不會(huì)產(chǎn)生噪音。由于激光束的能量和光束的移動(dòng)速度均可調(diào)節(jié),因此激光加工(laser oem)可應(yīng)用到不同層面和范圍上。
2.激光加工(laser oem)的特點(diǎn)
激光具有的寶貴特性決定了激光在加工領(lǐng)域存在的優(yōu)勢(shì):
①由于它是無(wú)接觸加工,并且高能量激光束的能量及其移動(dòng)速度均可調(diào),因此可以實(shí)現(xiàn)多種加工的目的。
②它可以對(duì)多種金屬、非金屬加工,特別是可以加工高硬度、高脆性、及高熔點(diǎn)的材料。
③激光加工(laser oem)過(guò)程中無(wú)“刀具”磨損,無(wú)“切削力”作用于工件。
④激光加工(laser oem)過(guò)程中,激光束能量密度高,加工速度快,并且是局部加工,對(duì)非激光照射部位沒(méi)有影響或影響極小。因此,其熱影響區(qū)小,工件熱變形小,后續(xù)加工量小。
⑤它可以通過(guò)透明介質(zhì)對(duì)密閉容器內(nèi)的工件進(jìn)行各種加工。
⑥由于激光束易于導(dǎo)向、聚集實(shí)現(xiàn)作各方向變換,極易與數(shù)控系統(tǒng)配合,對(duì)復(fù)雜工件進(jìn)行加工,因此是一種極為靈活的加工方法。
⑦使用激光加工(laser oem),生產(chǎn)效率高,質(zhì)量可靠,經(jīng)濟(jì)效益好。例如:①美國(guó)通用電器公司采用板條激光器加工航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的異形槽,不到4H即可高質(zhì)量完成,而原來(lái)采用電火花加工則需要9H以上。僅此一項(xiàng),每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的造價(jià)可省5萬(wàn)美元。②激光切割(laser cutting)鋼件工效可提高8-20倍,材料可節(jié)省15-30%,大幅度降低了生產(chǎn)成本,并且加工精度高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。雖然激光加工(laser oem)擁有許多優(yōu)點(diǎn),但不足之處也是很明顯的。
二 激光技術(shù)
用激光束對(duì)材料進(jìn)行各種加工,如打孔、切割、劃片、焊接、熱處理等。激光加工(laser oem)有許多優(yōu)點(diǎn):①激光功率密度大,工件吸收激光后溫度迅速升高而熔化或汽化,即使熔點(diǎn)高、硬度大和質(zhì)脆的材料(如陶瓷、金剛石等)也可用激光加工(laser oem);②激光頭與工件不接觸,不存在加工工具磨損問(wèn)題;③工件不受應(yīng)力,不易污染;④可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的工件或密封在玻璃殼內(nèi)的材料加工;⑤激光束的發(fā)散角可小于1毫弧,光斑直徑可小到微米量級(jí),作用時(shí)間可以短到納秒和皮秒,同時(shí),大功率激光器的連續(xù)輸出功率又可達(dá)千瓦至十千瓦量級(jí),因而激光既適于精密微細(xì)加工,又適于大型材料加工;⑥激光束容易控制,易于與精密機(jī)械、精密測(cè)量技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)加工的高度自動(dòng)化和達(dá)到很高的加工精度;⑦在惡劣環(huán)境或其他人難以接近的地方,可用機(jī)器人進(jìn)行激光加工(laser oem)。
激光打孔 采用脈沖激光器可進(jìn)行打孔,脈沖寬度為0.1~1毫秒,特別適于打微孔和異形孔,孔徑約為0.005~1毫米。激光打孔已廣泛用于鐘表和儀表的寶石軸承、金剛石拉絲模、化纖噴絲頭等工件的加工。
激光切割(laser cutting)、劃片與刻字 在造船、汽車(chē)制造等工業(yè)中,常使用百瓦至萬(wàn)瓦級(jí)的連續(xù)CO2激光器對(duì)大工件進(jìn)行切割,既能保證精確的空間曲線形狀,又有較高的加工效率。對(duì)小工件的切割常用中、小功率固體激光器(solid laser)或CO2激光器。在微電子學(xué)中,常用激光切劃硅片或切窄縫,速度快、熱影響區(qū)小。用激光可對(duì)流水線上的工件刻字或打標(biāo)記,并不影響流水線的速度,刻劃出的字符可永久保持。
激光微調(diào) 采用中、小功率激光器除去電子元器件上的部分材料,以達(dá)到改變電參數(shù)(如電阻值、電容量和諧振頻率等)的目的。激光微調(diào)精度高、速度快,適于大規(guī)模生產(chǎn)。利用類(lèi)似原理可以修復(fù)有缺陷的集成電路的掩模,修補(bǔ)集成電路存儲(chǔ)器以提高成品率,還可以對(duì)陀螺進(jìn)行精確的動(dòng)平衡調(diào)節(jié)。
激光焊接 激光焊接強(qiáng)度高、熱變形小、密封性好,可以焊接尺寸和性質(zhì)懸殊,以及熔點(diǎn)很高(如陶瓷)和易氧化的材料。激光焊接的心臟起搏器,其密封性好、壽命長(zhǎng),而且體積小。激光熱處理 用激光照射材料,選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)和控制照射時(shí)間、功率密度,可使材料表面熔化和再結(jié)晶,達(dá)到淬火或退火的目的。激光熱處理的優(yōu)點(diǎn)是可以控制熱處理的深度,可以選擇和控制熱處理部位,工件變形小,可處理形狀復(fù)雜的零件和部件,可對(duì)盲孔和深孔的內(nèi)壁進(jìn)行處理。例如,氣缸活塞經(jīng)激光熱處理后可延長(zhǎng)壽命;用激光熱處理可恢復(fù)離子轟擊所引起損傷的硅材料。
強(qiáng)化處理 激光表面強(qiáng)化技術(shù)基于激光束的高能量密度加熱和工件快速自冷卻兩個(gè)過(guò)程,在金屬材料激光表面強(qiáng)化中,當(dāng)激光束能量密度處于低端時(shí)可用于金屬材料的表面相變強(qiáng)化,當(dāng)激光束能連密度處于高端時(shí),工件表面光斑出相當(dāng)與一個(gè)移動(dòng)的坩堝,可完成一系列的 冶金過(guò)程,包括表面重熔、表層增碳、表層合金化和表層熔覆。這些功能在實(shí)際應(yīng)用中引發(fā)的材料替代技術(shù),將給制造業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
而在刀具材料改性中主要應(yīng)用的是熔化處理,熔化處理是金屬材料表面在激光束照射下成為溶化狀態(tài),同時(shí)迅速凝固,產(chǎn)生新的表面層。根據(jù)材料表面組織變化情況,可分為合金化、溶覆、重溶細(xì)化、上釉和表面復(fù)合化等。
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