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激光加工技術(shù)的發(fā)展
摘要:因?yàn)榧す獾募庸ぜ夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)的效率極高、加工的質(zhì)量極好、適用的范圍很廣等,所以越來愈多的人希望在很多的領(lǐng)域中使用激光加工技術(shù)。本文介紹其相關(guān)的理論,重點(diǎn)論述其發(fā)展和應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:激光加工技術(shù) 相關(guān)理論 發(fā)展 應(yīng)用
一、前言
近年來重大的發(fā)明之一是激光技術(shù)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,把激光器當(dāng)成基礎(chǔ)的激光加工的技術(shù)得到了快速發(fā)展。目前其正在被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)、通訊、醫(yī)療、軍事及科研等多種領(lǐng)域。并且在這些領(lǐng)域都取得了非常好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的效益,是我國未來經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的關(guān)鍵。
二、激光加工技術(shù)相關(guān)理論
筆者認(rèn)為,了解與應(yīng)用激光加工技術(shù)需要對其相關(guān)理論深入的研究。以下筆者從其原理和特點(diǎn)來介紹激光加工技術(shù)。
(一)原理
激光加工能夠獲得極高的能量密度與極高的溫度是因?yàn)椴捎玫墓鈱W(xué)系統(tǒng)能夠讓激光聚焦成為一個(gè)非常小的光斑,在這樣的高溫下,每種堅(jiān)硬的材料都會(huì)被瞬間熔化與氣化,然后熔化物被氣化而產(chǎn)生的蒸汽壓力推動(dòng),以很高的速度噴射出來,從而實(shí)現(xiàn)了對工件加工的特種加工方法。
(二)特點(diǎn)
激光加工的技術(shù)對于加工工具與特殊環(huán)境沒有要求,不會(huì)造成工具的磨損,易于使用自動(dòng)控制來進(jìn)行連續(xù)加工,且加工效率極高;同時(shí)激光的強(qiáng)度極高,聚焦后差不多能夠熔化和氣化全部的材料,所以能夠加工所有硬度的金屬與非金屬的材料;加上激光加工是屬于非接觸的加工,及加工速度非常的快,工件沒有受力與受熱而產(chǎn)生變形;其還能聚焦成為極小的光斑(微米級),能夠調(diào)節(jié)輸出的功率,所以可進(jìn)行精密且細(xì)微的加工。這些均是激光加工優(yōu)點(diǎn)。但由于其設(shè)備的投資比較大,及操作和維護(hù)技術(shù)要求比較高;且在精微加工的時(shí)候,重復(fù)的精度與表面的粗糙度難以保證等。這些缺點(diǎn)盡管在一定的程度上縮小了其應(yīng)用規(guī)模,也限制了其發(fā)展,但是由于進(jìn)一步的研究,越來越成熟的技術(shù),激光加工技術(shù)有著非常廣闊的發(fā)展前景。
三、激光加工技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用
近年來,由于激光加工技術(shù)的快速發(fā)展,其被應(yīng)用于許多的領(lǐng)域。以下是筆者從激光器與激光加工技術(shù)領(lǐng)域來介紹激光加工技術(shù)的發(fā)展,同時(shí)介紹目前激光加工技術(shù)的具體應(yīng)用。
(一)激光加工技術(shù)的發(fā)展
了解激光加工技術(shù)的發(fā)展,就要研究激光器以及其應(yīng)用的領(lǐng)域的變化。只有這樣才能從根本上了解其發(fā)展。
迅速發(fā)展的激光器。我國研制出的第一臺(tái)激光器是在1961年。通過幾十年的努力,我國的激光器技術(shù)快速的發(fā)展起來了,從固體的激光器到氣體的激光器,再到如今光纖的激光器、半導(dǎo)體的激光器與飛秒的激光器。光纖的激光器與傳統(tǒng)激光器來比較,其優(yōu)勢是功率輸出大,光束的質(zhì)量較好,轉(zhuǎn)換的效率較高,良好的柔性傳輸?shù)。其在使用激光加工技術(shù)加工材料中有著極大的吸引力,F(xiàn)在應(yīng)用于使用激光來打標(biāo)、切割以及焊接。而飛秒的激光器則能夠使超精微的加工可以實(shí)現(xiàn)。其在高技術(shù)的領(lǐng)域如微電子、光子學(xué)等應(yīng)用的前景極寬廣。同時(shí)半導(dǎo)體的激光器正在被直接用在焊接、熱處理等方面?傊す馄鞯难杆侔l(fā)展導(dǎo)致了激光加工技術(shù)的快速發(fā)展。
廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。激光加工是在機(jī)械加工、力加工、火焰加工與電加工之后新產(chǎn)生的一種的加工技術(shù),是借助激光束和物質(zhì)相互作用的特性,對材料進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔以及微加工的綜合性技術(shù)。激光焊接廣泛應(yīng)用在汽車的零件、密封的器件等多種要求焊接無污染與無變形的器件。激光切割主要應(yīng)用在汽車的行業(yè)、航天的工業(yè)等領(lǐng)域。而激光打孔則應(yīng)用在汽車的制造、化工等產(chǎn)業(yè)。廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域也使得激光加工技術(shù)快速發(fā)展。
(二)激光加工技術(shù)的應(yīng)用
激光加工技術(shù)在我國的許多領(lǐng)域里占據(jù)著重要的位置,以下是筆者簡單的介紹一些具體的應(yīng)用,如打孔、切割以及焊接等。
(1)激光來打孔的應(yīng)用。激光打孔借助了激光的功率密度極高的特性,使得加工的材料瞬間被熔化與氣化,熔化的物質(zhì)被蒸汽巨大的壓力推出來,形成了孔洞。激光打孔正在被廣泛應(yīng)用在鐘表與儀表有關(guān)工件的加工。其應(yīng)用的領(lǐng)域廣泛,包括衣服與鞋子的制作、工藝品與禮品的制作、機(jī)械設(shè)備與零件的制作等。
(2)激光切割的應(yīng)用。激光切割則利用了激光束,由于其能夠聚焦而形成極高的功率密度光斑,因此能夠?qū)⒉牧涎杆偌訙氐綒饣业臏囟龋纬闪诵】锥春,再借助光束和材料的相對運(yùn)動(dòng),從而產(chǎn)生細(xì)小以及連續(xù)的切縫,達(dá)到了切割的目的。激光切割被廣泛用來切割非金屬材料。此外,激光切割也應(yīng)用在服裝行業(yè)如對皮革和布料的切割。
(3)激光焊接的應(yīng)用。激光焊接把符合功率密度要求的激光束照射到需要焊接的材料表面,將其局部的溫度升高到熔點(diǎn),使得材料的結(jié)合部位熔化為液體,然后進(jìn)行冷卻凝固,從而使得兩種材料熔接在一起,達(dá)到了焊接的目的。激光焊接被廣泛應(yīng)用于航天行業(yè)、船舶制造業(yè)等各種領(lǐng)域。尤其是珠寶首飾業(yè)利用激光焊接的技術(shù)改變了人們首飾設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)思維。利用激光焊接能夠制作具有特殊結(jié)構(gòu)的首飾。此外,激光焊接還廣泛應(yīng)用在鋼鐵行業(yè)。
四、結(jié)語
激光加工技術(shù)是一種21世紀(jì)發(fā)展迅速的新技術(shù),各國的政府與工業(yè)部門都要積極的發(fā)展視激光器與激光加工技術(shù)的設(shè)備。隨著激光加工技術(shù)應(yīng)用市場的日益擴(kuò)大與國際競爭新格局的產(chǎn)生,我國的激光加工技術(shù)一定有巨大的發(fā)展,具有極其廣闊的市場前景,而且在社會(huì)經(jīng)濟(jì)與工業(yè)的發(fā)展中起到非常重要的作用。
參考文獻(xiàn):
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