激光加工技術(shù),即通過激光束和物質(zhì)相互作用的特性,對材料進行切割、焊接、表面處理打孔及微加工等加工技術(shù)。激光加工作為先進制造技術(shù)已廣泛應用于汽車、電子、電器、航空、冶金、機械制造、電氣儀表、微電子、五金、裝飾裝潢、包裝、印刷、交通運輸、制藥、卷煙等行業(yè),對提高產(chǎn)品質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率、自動化、無污染、減少材料消耗等起到愈來愈重要的作用。
激光加工技術(shù)對環(huán)境無污染,其加工過程中能量集中,熱影響區(qū)小,不受電磁干擾??蓪θ魏尾牧线M行雕刻切割,不會對材料造成機械擠壓和機械應力。激光加工技術(shù)采用電腦編程可以最大限度地提高材料利用率。那么,各類激光加工技術(shù)的原理是什么?應用于各行各業(yè)中的優(yōu)勢有哪些呢?
激光加工技術(shù)原理及應用優(yōu)勢解析:激光加工可適用于大部分的金屬(碳鋼、不銹鋼、鋁、鋁合金、鈦合金等)及非金屬材料(玻璃、有機玻璃、纖維板、木材、紙張等),尤其是其他工藝方法無法加工的超硬材料和稀有金屬等。
激光加工技術(shù)之激光切割:利用高功率密度激光束照射被切割材料,使材料很快被加熱至汽化溫度,蒸發(fā)形成孔洞,隨著光束對材料的移動,孔洞連續(xù)形成寬度很窄的(如0.1mm左右)切縫,完成對材料的切割。
激光切割對比傳統(tǒng)切割工藝,具有高速度、高精度和高適應性,割縫細、熱影響區(qū)小(變形?。?、切割端面質(zhì)量好、切割無噪音、焊縫區(qū)組織和性能與母材接近等優(yōu)點;切割加工無需模具,可代替采用復雜模具沖切的加工方法,能夠大大縮短生產(chǎn)周期,降低生產(chǎn)成本。
激光加工技術(shù)之激光打標/雕刻:是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射,使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學反應,從而留下永久性標記的一種打標方法。激光打標可以打出各種文字、符號和圖案等,字符大小可以從毫米到微米量級,這對產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。
激光打標的優(yōu)勢是非接觸加工,可在任何異型表面標刻,工件不會變形和產(chǎn)生內(nèi)應力,適于金屬、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革等材料的標記。
激光加工技術(shù)之激光打孔:激光打孔主要應用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光打孔的應用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機葉片、多層印刷線路板等行業(yè)的生產(chǎn)中。
激光加工技術(shù)之激光焊接:激光輻射加熱待加工表面,表面熱量通過熱傳導向內(nèi)部擴散,通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復頻率等激光參數(shù),使工件熔化,形成特定的熔池。激光焊接機激光焊接對比傳統(tǒng)焊接工藝,不需要電極,可實現(xiàn)定域加熱、保證高速加熱;激光焊接熱影響區(qū)小、加熱集中迅速、熱應力低、焊縫漂亮,無需第二次加工、無機械接觸,可對高熔點、難熔金屬或不同厚度、不同金屬材料進行焊接。
激光加工技術(shù)之激光淬火:即激光相變硬化,利用聚焦后的激光束照射到鋼鐵材料表面,使其溫度迅速升高到相變點以上,當激光移開后,由于仍處于低溫的內(nèi)層材料的快速導熱作用,使表層快速冷卻到馬氏體相變點以下,獲得淬硬層。具有加熱速度快、淬火硬度高、淬火部位可控、不需淬火介質(zhì)等優(yōu)點。
激光加工技術(shù)之激光表面熔凝:采用激光束將基材表面加熱到熔化溫度以上,當激光束移開后由于基材內(nèi)部導熱冷卻而使熔化層表面快速冷卻并凝固結(jié)晶的表面處理工藝。特別適合于灰口鑄鐵和球墨鑄鐵的表面強化,提高耐磨性能。
激光加工技術(shù)之激光快速成型:將激光加工技術(shù)和計算機數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合而形成,多用于模具和模型行業(yè)。
激光解決方案激光快速成型對比傳統(tǒng)制造方法具有:原型的復制性、互換性高;制造工藝與制造原型的幾何形狀無關;加工周期短、成本低,一般制造費用降低50%,加工周期縮短70%以上;高度技術(shù)集成,實現(xiàn)設計制造一體化。
激光加工技術(shù)之激光涂敷:是通過運用源自激光的可控熱量,將某種粉末金屬材料涂敷到基體表面上以達到表面強化效果。在航空航天、模具及機電行業(yè)應用廣泛。
激光加工技術(shù)之激光表面熔凝:是采用功率密度極高的激光束在極短時間內(nèi)作用于金屬表面,使金屬表面發(fā)生局部劇烈蒸發(fā),產(chǎn)生高達105大氣壓的壓力,使金屬表面發(fā)生強烈的塑性變形,形成高密度的位錯、孿晶,使材料表面強度與硬度顯著提高。適合那些無法通過相變硬化進行表面強化的材料,如鋁合金等。