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激光加工技术及发展方向

2013/7/7 9:25:59      点击:

激光加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程,包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等。用激光束对材料进行各种加工,如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。激光能适应任何材料的加工制造,尤其在一些有特殊精度和要求、特别场合和特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。

1. 激光加工的优势

激光加工是将激光束照射到工件的表面,以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。由于激光加工是无接触式加工,工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力,所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节,因此激光加工可应用到不同层面和范围上。

激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势:

①由于它是无接触加工,并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调,因此可以实现多种加工的目的。

②它可以对多种金属、非金属加工,特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。

③激光加工过程中无“刀具”磨损,无“切削力”作用于工件。

④激光加工过程中,激光束能量密度高,加工速度快,并且是局部加工,对非激光照射部位没有影响或影响极小。因此,其热影响区小,工件热变形小,后续加工量小⑤它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。

⑥由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换,极易与数控系统配合,对复杂工件进行加工,因此是一种极为灵活的加工方法。

⑦使用激光加工,生产效率高,质量可靠,经济效益好。

2. 激光加工技术概述

激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对质料(包括金属与非金属)举行切割、焊接、外表处理、打孔及微加工等的一门加工技术。激光加工技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术,它的研究领域一般可分为:

1激光加工体系包括激光器、导光体系、加工机床、控制体系及检测体系。

2激光加工工艺包括切割、焊接、外表处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。

3. 对激光加工技术预测

我国有关部委在七五一直到八五攻关任务中,一直都在把激光加工列入列入发展计划,也取得了一大批有水平的科研成果。近一两年由国家计委设立了激光加工工程中心,其任务是将成果转化为中试产品。有国家科委设立了固体激光加工中心,其重点是推动固体激光加工的应用,特别是在微电子学中的应用,国家经贸委设立了激光加工成套设备产业化的产学研工程项目,其任务是将科研,搞笑和企业联合起来,推动激光加工设备的产业化。于08年初由计委、经贸委、科委联合确定将制造技术列为制造技术的第二项,可见激光加工技术已受到我国政府部门的高度重视。与此同时,北京、上海、广州、湖北、等省市一级有关部门都对激光加工技术列为重点发展的项目给予了很大的重视和实际支持。

诺贝尔物理学奖得到者RichardFeynman早在50年代末就曾预言,制造技术将沿着从大到小的途径发展,即用大机床制造出小机床,用这种小机床又能制造出更小的机床,并由此在微小尺度领域制造出一代代的批量加工工具。科学技术的革命证实了Feynman的预言。微电子技术的出现即是最有说服力的例子,从集成到大规模集成到超大规模集成技术的迅猛发展中,已经表现出未来的制造技术必将沿着“越来越小”的方向进军。21世纪把电子技术的重要功效高度集成在一起,形成了世纪标志的高技术产业,并渗透渗出到人类活动的各个领域。21世纪则是多门学科的集成技术,即把微电子、微光学、微机器以及传感器、实验器的信号处理单元集成在一起的微纳制造和微体系技术。微纳制造技术与功效微体系将成为21世纪高新技术与产业的里程碑,其发展将使人类在认识和革新自然的本事上到达一个新的高度,导致人类生存和社会物质文明及科学技术的巨大变革。

现在的研究结果也已经表现,激光微技术是有发展潜力的三维微制造技术,将可能成为微体系制造的主流技术之一。德国国家教研部从2011年开始,出台了为期五年的光学资助筹划,其中重要的一项内容即是激光微制造技术的研究。该筹划仅2011年的资金投入即是0.478亿欧元,后续几年的投入按比例递增。德国接纳剖析式的单元技术研究,在光的微制造与微纳技术的硬件方面,五年研究计划的目的定位在新的激光光源和超精致聚焦体系上,到达1500.1nm光谱领域的超紫外输出和能越过衍射极限、鉴别率小于100nm的高重复性近场透镜。

微纳光制造及其相干技术,是当前国际竞争的重要领域,激光加工技术的发展,使传统加工技术孕育发生了新的奔腾预测未来,激光加工技术将得到越来越普遍的应用,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。我国在现代光制造发展方面,时机与挑战并存,我们要抓住时机,迎接光制造时期的到来。

西安高斯激光将紧密追随激光技术的发展动态,为中国的制造业贡献自己的力量。