隨著加工技術(shù)的創(chuàng)新和進步，目前常規(guī)激光加工的技術(shù)，如鉆孔、切斷、表面改性等，都有不同程度的進展。 2^C>orKQ0  
(一)鉆孔 h$~\to$C  
早期激光鉆孔采用定點沖擊法：即在一個位置上用脈沖激光束不停地加工，直至孔通。這種加工方法，使加工的孔深和孔徑均受到限制。 c;pv< lX'  
高重復頻率YAG激光器進入實用階段后，出現(xiàn)了旋切鉆孔法(Trepanning)，即用專用光學旋轉(zhuǎn)頭或數(shù)控自動生成圓軌跡進行激光套料加工。這不僅消除了孔徑限制，且由于有輔助吹氣，加工區(qū)呈半敞開式，熔融物易排出，故孔表面質(zhì)量好。 enJgk(  
對于分布有大量相同規(guī)格小孔的零件，特別是回轉(zhuǎn)體，當前又發(fā)展了飛行打孔法(Drilling on the fly)，即激光對一個孔位加工一個脈沖后，不管孔是否打通，工件都利用光脈沖間隙快速運動(移動或轉(zhuǎn)動)到下一個孔位，如此進行多次循環(huán)對同一位置多次沖擊，直至完成所有孔的加工。其優(yōu)點是激光脈沖間隙的時間被用作零件孔的位移，可大大提高加工速度。鉆孔速度目前為每秒數(shù)10孔，預計可達每秒500孔 (亞毫米孔徑)。技術(shù)的關(guān)鍵在于激光到達，工件必需運動到位，這對非均布孔來說有很大難度。用CNC閉環(huán)控制系統(tǒng)控制，當孔加工速率更高時，為保證圓的孔形，在激光作用時間內(nèi)，激光束必須與零件同步運動。激光飛行打孔在航空零件加工中已得到了應用，環(huán)形燃燒室的冷卻孔加工是典型的應用實例。此外，高速飛機的機翼和發(fā)動機進氣道的前沿，氣流極易與翼表面分離，形成紊流增大而氣動力損失，為此，設計了有吸氣功能的層流翼(短艙)套，其表面是由1mm厚的鈦合金板制成，上面分布了1200萬至10億個錐孔，外表面孔徑0.06mm，內(nèi)表面孔徑為0.1mm，孔間距為0.3～1mm，層流翼套的小孔也是用飛行打孔法完成的。 l gzA) (  
對于微米量級孔徑的篩孔，用準分子激光或調(diào)Q的YAG激光快速掃描加工(每秒可加工數(shù)千孔)可得到滿意的結(jié)果。 hIv8A_>@`  
(二)切割 ^E(:nxQ6s  
激光切割近期仍以CO 2 激光為主，隨著器件功率的加大，切割深度和速度都有大幅度提高。為提高加工質(zhì)量，采用高壓吹氣(壓力達1.6～2.0MPa)，用 3.4kW的功率的CO 2 激光可切割5～6mm厚度的鋁板，切口光滑，正、背面不留熔渣。值得提出的是采用兩束激光復合切割材料，能取得更低的能耗。圖1是兩種激光復合切割的實驗裝置示意圖。試驗表明，用CO(270W)激光與KrF (30W)激光復合切割，比單用一束CO(300W)激光切割碳鋼可提高速度30%，切割厚度可增加40%以上。 #0;ULZ99aH  
(三)焊接 P\R#!+FgW8  
激光焊接在儀器儀表業(yè)中早有應用，近期研究方向主要集中在航空航天工業(yè)中的高溫合金、鈦合金和鋁、鎂等難焊接合金的加工;汽車工業(yè)中的大厚度、變厚度鋼材的深穿透焊接方面。
'lD"{^  
大型客機發(fā)動機短艙的吊掛采用2.5kW CO 2 激光焊接技術(shù);發(fā)動機的壓縮機靜子是由激光切割葉型孔后再用激光將葉片和外環(huán)焊在一起構(gòu)成，用2kW連續(xù)輸出的YAG激光設備加工，焊接速度達7m/min。 :gJ?3LwTf  
在汽車行業(yè)中，激光焊接所占比例已逐年上升，從車身面板同樣材料的焊接發(fā)展到不同厚度和不同表面涂層的金屬板件的焊接。法國SCIAKY公司建立了一個 6kW的 CO 2 激光加工站，用分光鏡將激光束分到12個工位同時進行點焊，5秒鐘可焊一件，不僅節(jié)省了6～12個電阻點焊機器人，而且因減少搭接寬度使汽車重量減輕 56kg。 w `0m[*  
激光焊接技術(shù)研究的前沿，一是大功率或超大功率焊接時，對出現(xiàn)的等離子體的控制，采用側(cè)向吹氣壓縮法，將等離子云壓在熔池形成的縫中來改善等離子云的屏蔽行為。另一個動向是采用模糊邏輯的方法，對焊接過程進行智能控制，這對變厚度變參量的焊接過程具有重要意義。 HRxA0y=  
二、激光領(lǐng)域加工方法的新進展 bI"_hvcFp  
(一)激光快速成型 >2w^dI2  
激光快速成型技術(shù)是激光技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合的一項高新制造技術(shù)，主要功能是將三維數(shù)據(jù)快速轉(zhuǎn)化成實體，具有很大效益。其基本原理是先在計算機中生成產(chǎn)品的CAD三維實體模型，再將它“切成”規(guī)定厚度的片層數(shù)據(jù)(變換成一系列二維圖形數(shù)據(jù))，用激光切割或燒結(jié)辦法將材料進行選區(qū)逐層疊加，最終形成實體模型。成型原理如圖2所示。 a2'f#[as
 
逐層疊加有以下幾種方法： ,aBo
p#  
1.液相樹脂固化法(SL)。材質(zhì)是光敏樹脂，紫外波段激光作平面選區(qū)掃描照射，使樹脂按指定區(qū)域固化(懸空部分需設支撐)。機床作下沉運動，使已成型部分浸沒于液面之下。這種方法的優(yōu)點是零件表面光滑，變形小;缺點是強度低，樹脂價高且保存期短。 o
)pso\;  
2. 選區(qū)燒結(jié)法(SLS)。材質(zhì)有石蠟、塑料、尼龍、陶瓷、包覆金屬和裸金屬等，均為粉末狀態(tài)。用50～100W的CO 2 激光器作燒結(jié)工具，激光束作二維選區(qū)掃描，使粉末“燒結(jié)”成型。機床須具備送粉、鋪粉、刮平及預熱等功能。這種方法價格便宜，精度較高(±0.1mm)，可直接代替木模制砂型。金屬零件的快速制造，金屬粉末燒結(jié)的關(guān)鍵是防氧化和熱傳導，一種方法是在金屬粉末外涂覆粘合劑，用激光選區(qū)照射，粘合劑熱溶粘接成型后，將零件由粉末中取出，再往縫隙中灌注金屬最后制成零件。另一種新研究的方法是用無涂覆的金屬粉末直接燒結(jié)制造零件，如用銅、鎳或鋁粉，顆粒度在 22.5～90μ m間用600W的YAG激光燒結(jié)。采用這種方法加工的零件材質(zhì)會出現(xiàn)空隙，為改善空隙，也有采用選區(qū)激光直接噴涂疊加成型，原材料為粉狀 Inconel625，用3kW射頻激勵的CO 2 激光作光源。 oe{K0.`  
3.疊層粘接法(LOM)。材質(zhì)是紙，經(jīng)背面涂粘接劑等處理。選用25～50W的 CO 2 激光平面切割機構(gòu)，機床完成紙帶的送進鋪平及滾壓(粘接)等功能。成型零件尺寸較大，強度較高，但精度較低，腔形零件腔內(nèi)排廢紙難，零件抗潮性差。為此，采用后置表面涂覆環(huán)氧加鋁粉處理，可大大提高紙質(zhì)的耐溫、耐潮濕變形和強度等性能。 .V Cfh+*J#  
快速成型零件還有幾種不用激光作工具的方法，如三維打印(FDM)法，固基光敏液相掩模造模造型(SGC)法以及電弧或噴涂添加法等。 aEW sru  
上述諸多快速成型法為零件由設計到生產(chǎn)提供了經(jīng)濟、準確、快速的工藝路線。 e=m=IVY#W  
(二)激光成形與校形 ^$I8ga  
激光成型和校形是通過激光對材料局部加熱產(chǎn)生的熱應力，使板材零件發(fā)生形變的加工方法。根據(jù)對局部的均勻和不均勻的加熱和冷卻方式，可加工不同形狀的零件(如圖3所示)。 QFtf.")[.  
該加工方法十分經(jīng)濟，通過選擇不同的激光參數(shù)，如波長、作用時間、功率等可加工所有材料，適合于許多領(lǐng)域，特別是微電子工業(yè)。 ^<VJ8jk<  
(三)微細加工 MQ{.%  
在電子、儀表、航空航天工業(yè)中，激光加工可以高效率高質(zhì)量地完成微細小孔、劃片微調(diào)、切割、焊接以及標記等加工，其中尤以準分子激光的應用最為廣泛。由于材料對紫外波吸收率高，準分子激光脈寬窄，因而有極高的功率密度。準分子激光除作常規(guī)的鉆、切、劃加工外，還可用掩模法直接在工件上生成圖案。激光輻照的地方，材料被光化學的消融作用而除去，無論鉆孔、切割或刻劃，都是直壁尖角，沒有熱影響區(qū)。加工尺寸小，可達亞微米量級，精度取決于掩模，效率取決于激光的功率。掩模法又有工件表面直接掩模和掩模投影兩種，如圖4所示。近期在微細加工領(lǐng)域開發(fā)激光清洗和激光作為夾持工具(鑷子)的研究。激光清洗是指去除超凈超光滑表面污染微粒，其原理是激光能量被微粒或表面或人為的清洗介質(zhì)(如水)吸收后產(chǎn)生爆炸性汽化時，把微粒從表面上除去。該法可有效地用于半導體器件、激光陀螺的研制中。激光鑷子主要用于有機材料的 微粒搬運和固定，其原理是微米量級的有機微粒在激光的束腰處，要受一對極子力(當微粒?1μ m時)或折射力(當微粒＞1μ m時)的作用，這些力都是把微粒拉向激光的束腰(光最強處)中心處，因此，可借移動或固定激光束來夾持微粒。 efu'PfZ`&  
(四)納米材料的制備 M'D l_dx-  
納米材料被稱為21世紀新材料的基礎(chǔ)，所謂納米材料是指材料的顆粒直徑在1～100nm之間的材料。當材料顆粒達到這個量值時，由于表面效應、小尺寸效應和量子效應，導致材料特性發(fā)生變化，如反射率和熔點下降，硬度增高等。應用激光技術(shù)可制備納米材料。準分子激光對材料有很強的消融作用，如鋁材在強激光照射下，表面出現(xiàn)等離子體云，注入氧氣或氮氣，便可生成Al 203或AlN的微粒，直徑在3～7nm范圍，每小時可產(chǎn)生十余毫克。 2)zAX"#
/  
(五)激光復合加工 t+?m<h6w;l  
不同的激光復合或激光和其它能源共同對材料的復合加工，目前大多用于材料表面改性處理。日本新制鐵公司用CO[_2]激光束和離子束，利用物理氣相沉積技術(shù) (LPVD)制備超硬薄膜。圖5是該裝置的示意圖。用LPVD先制得非晶態(tài)氮化硼，再用0.5～2.0kV輻照氮離子，則可生成超硬的立方氮化硼薄膜。兩種激光復合加工也可取得特殊效果，如CO+KrF激光切割。可提高工效30%以上，用CO 2 激光切割木制商標模或雕刻木質(zhì)、塑料等非金屬裝飾品，切口變黑。據(jù)日本刊物報道稱，用準分子激光后續(xù)處理，還會恢復材料本色。同樣，如用準分子激光或其他調(diào)整Q激光作精修工具，可大大提高激光加工的價值，因此激光復合加工是很有發(fā)展前途的加工方法。 ~l@ 浙江省| 探索| 四子王旗| 鹿泉市| 腾冲县| 手机| 敦化市| 苗栗市| 彭泽县| 安岳县| 海晏县| 定远县| 梧州市| 大姚县| 乌拉特前旗| 睢宁县| 松溪县| 游戏| 宁安市| 砀山县| 达拉特旗| 麟游县| 屏山县| 沈丘县| 乌什县| 宾阳县| 合阳县| 江口县| 高台县| 泰宁县| 娱乐| 怀化市| 孙吴县| 佳木斯市| 白河县| 元朗区| 诸城市| 嘉黎县| 江山市| 金秀| 平度市|