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激光加工的应用
激光雕刻加工是激光系统较常用的应用。根据激光束与材料相互作用的机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。
激光热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、激光雕刻切割、表面改性、激光镭射打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度激光高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。包括光化学沉积、立体光刻、激光雕刻刻蚀等。
原理
激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。 激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。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。 某些具有亚稳态能级的物质，在外来光子的激发下会吸收光能，使处于高能级原子的数目大于低能级原子的数目——粒子数反转，若有一束光照射，光子的能量等于这两个能相对应的差，这时就会产生受激辐射，输出大量的光能。
从**激光产品的应用领域来看，材料加工行业仍是其主要的应用市场，占比为35.2%;通信行业排名*二，其所占比重为30.6%;另外，数据存储行业占据*三位，其所占比重为12.6%。
与传统加工技术相比，激光加工技术具有材料浪费少、在规模化生产中成本效应明显、对加工对象具有很强的适应性等优势特点。在欧洲，对高档汽车车壳与底座、飞机机翼以及航天器机身等特种材料的焊接，基本采用的是激光技术。
1、激光功率密度大，工件吸收激光后温度迅速升高而熔化或汽化，即使熔点高、硬度大和质脆的材料(如陶瓷、金刚石等)也可用激光加工；
2、激光头与工件不接触，不存在加工工具磨损问题；
3、工件不受应力，不易污染；
4、可以对运动的工件或密封在玻璃壳内的材料加工；
5、激光束的发散角可小于1毫弧，光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒,同时,大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至十千瓦量级，因而激光既适于精密微细加工,又适于大型材料加工；
6、激光束容易控制,易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合，实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度；
7、在恶劣环境或其他人难以接近的地方，可用机器人进行激光加工。
激光加工属于无接触加工,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。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。激光加工柔性大主要用于切割、表面处理、焊接、打标和打孔等。激光表面处理包括激光相变硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。
激光加工技术主要有以下*特的优点：
①使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益。
②可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工；在恶劣环境或其他人难以接近的地方，可用机器人进行激光加工。
③激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。
④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。
⑤激光束易于导向、聚焦实现作各方向变换，较易与数控系统配合、对复杂工件进行加工，因此它是一种较为灵活的加工方法。
⑥无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形，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。
⑦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或影响较小，因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。
⑧激光束的发散角可<1毫弧，光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒，同时，大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至10kW量级，因而激光既适于精密微细加工，又适于大型材料加工。激光束容易控制，易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合，实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度。
激光加工技术已在众多领域得到广泛应用，随着激光加工技术、设备、工艺研究的不断深进，将具有更广阔的应用远景。由于加工过程中输入工件的热量小，所以热影响区和热变形小；加工效率高，易于实现自动化。
分类
激光切割
激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。激光切割是应用激光聚焦后产生的高功率密度能量来实现的。与传统的板材加工方法相比 , 激光切割其具有高的切割质量、高的切割速度、高的柔性(可随意切割任意形状)、广泛的材料适应性等优点。
（1）激光熔化切割
在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下，所以该过程被称作激光熔化切割。
激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝，而气体本身不参与切割。
——激光熔化切割可以得到比气化切割更高的切割速度。气化所需的能量通常**把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。
——较大切割速度随着激光功率的增加而增加，随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率一定的情况下，限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。
——激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。
——产生熔化但不到气化的激光功率密度，对于钢材料来说，在104W/cm²～105 W/cm²之间。
（2） 激光火焰切割
激光火焰切割与激光熔化切割的不同之处在于使用氧气作为切割气体。借助于氧气和加热后的金属之间的相互作用，产生化学反应使材料进一步加热。对于相同厚度的结构钢，采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高。
另一方面，该方法和熔化切割相比可能切口质量更差。实际上它会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。
——激光火焰切割在加工精密模型和尖角时是不好的（有烧掉尖角的危险）。可以使用脉冲模式的激光来限制热影响。
——所用的激光功率决定切割速度。在激光功率一定的情况下，限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。
（3）激光气化切割
在激光气化切割过程中，材料在割缝处发生气化，此情况下需要非常高的激光功率。
为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上，材料的厚度一定不要大大**过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。
该加工不能用于，象木材和某些陶瓷等，那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。另外，这些材料通常要达到更厚的切口。
——在激光气化切割中，较优光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。
——激光功率和气化热对较优焦点位置只有一定的影响。
——所需的激光功率密度要大于108W/cm2，并且取决于材料、切割深度和光束焦点位置。
——在板材厚度一定的情况下，假设有足够的激光功率，较大切割速度受到气体射流速度的限制。
激光焊接
激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其*特的优点，已成功地应用于微、小型零件焊接中。与其它焊接技术比较，激光焊接的主要优点是：激光焊接速度快、深度大、变形小。能在室温或特殊的条件下进行焊接，焊接设备装置简单。
激光钻孔
随着电子产品朝着便携式、小型化的方向发展，对电路板小型化提出了越来越高的需求，提高电路板小型化水平的关键就是越来越窄的线宽和不同层面线路之间越来越小的微型过孔和盲孔。传统的机械钻孔较小的尺寸仅为100μm ，这显然已不能满足要求，代而取之的是一种新型的激光微型过孔加工方式。用CO2激光器加工在工业上可获得过孔直径达到在30-40μm的小孔或用UV 激光加工10μm左右的小孔。在世界范围内激光在电路板微孔制作和电路板直接成型方面的研究成为激光加工应用的热点，利用激光制作微孔及电路板直接成型与其它加工方法相比其优越性更为**，具有较大的商业价值。
激光打孔
采用脉冲激光器可进行打孔,脉冲宽度为0.1～1毫秒,特别适于打微孔和异形孔,孔径约为0.005～1毫米。激光打孔已广泛用于钟表和仪表的宝石轴承、金刚石拉丝模、化纤喷丝头等工件的加工。在造船、汽车制造等工业中,常使用百瓦至万瓦级的连续CO2激光器对大工件进行切割,既能保证精确的空间曲线形状,又有较高的加工效率。对小工件的切割常用中、小功率固体激光器或CO2激光器。在微电子学中，常用激光切划硅片或切窄缝，速度快、热影响区小。用激光可对流水线上的工件刻字或打标记，并不影响流水线的速度，刻划出的字符可*保持。
激光微调
采用中、小功率激光器除去电子元器件上的部分材料，以达到改变电参数（如电阻值、电容量和谐振频率等）的目的。激光微调精度高、速度快，适于大规模生产。利用类似原理可以修复有缺陷的集成电路的掩模，修补集成电路存储器以提高成品率，还可以对陀螺进行精确的动平衡调节。
激光热处理
用激光照射材料，选择适当的波长和控制照射时间、功率密度，可使材料表面熔化和再结晶，达到淬火或退火的目的。激光热处理的优点是可以控制热处理的深度，可以选择和控制热处理部位，工件变形小,可处理形状复杂的零件和部件,可对盲孔和深孔的内壁进行处理。例如，气缸活塞经激光热处理后可延**命；用激光热处理可恢复离子轰击所引起损伤的硅材料。
激光加工的应用范围还在不断扩大，如用激光制造大规模集成电路，不用抗蚀剂，工序简单,并能进行0.5微米以下图案的高精度蚀刻加工，从而大大增加集成度。此外，激光蒸发、激光区域熔化和激光沉积等新工艺也在发展中。2.2 加工质量
激光技术与原子能、半导体及计算机一起，是二十世纪较负盛名的四项重大发明。
激光作为上世纪发明的新光源，它具有方向性好、亮度高、单色性好及高能量密度等特点，已广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科研等方面。据统计，从高端的光纤到常见的条形码扫描仪，每年与激光相关产品和服务的市场价值高达上万亿美元。中国激光产品主要应用于工业加工，占据了40%以上的市场空间。
激光加工作为激光系统较常用的应用，主要技术包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔、微加工及光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀等。

激光刀模的发展


早期产品为达到商品包装的目的，在不考虑包装外观及成型质量的前提下，对于刀模板普遍采取传统的机械线锯缝隙，手工弯制刀具、人工嵌刀的加工手法，这种传统手法是将需要的产品图纸绘制好后，通过复写纸描绘到模版——多层夹板上，然后使用模版锯床按照绘制在模版上的线条进行锯割加工，


而后将通过手工定型的刀具嵌装、校准。这种加工成本低，设备一次性投入少，因此目前使用非常普及，俗称手工刀模。但其加工速度慢，精度低，遇到稍为复杂图形或在同一块模版上要求排列多个简单但相同、有一定一致性和精度要求的的图形就无法加工。手工刀模较大的影响了刀模制作和后续工序的工作效率，同时成品误差较大，质量方面难以保证。因此欧美发达国家已经基本上淘汰了这种手工刀模的制作方式，全部更新为数控激光切割设备和配套电脑弯刀机加工的激光排刀模切刀模，俗称激光刀模。


近年来，随着中国加入WTO和经济**化发展，国内市场上消费者对商品包装的要求不断提高，更加趋于精密、个性以及多样化。正是这种需求，使激光数控切割配套电脑弯刀制模代替传统手工制模成为必然的发展趋势。


激光在刀模的原理和应用


激光刀模加工的原理是将产品的平面设计图纸（CAD模式）或实际产品经过计算机编程后，写成激光刀模切割机和配套电脑弯刀机认可的程序，并在打样设备上打出1：1的清样供技术人员校对；然后将程序输入激光刀模切割机和电脑弯刀机，激光刀模切割机将需要的几何图形在摸版上进行激光切割；电脑弯刀机将刀具预弯成型；最后通过经过培训的技术工人将预弯成型刀具嵌装到经过激光切割的模版上，通过检验、校对，一副激光刀模就加工成功了。激光刀模的特点是用电脑代替了人脑，用激光代替了传统的机械锯割加工，使产品的一致性、重复性有了质上的飞跃。

激光切割机水箱与镜片的保养清洁技巧


一、水的更换与水箱的清洁

1、建议：每星期清洗水箱与更换循环水一次

2、注意：机器工作**定保证激光管内充满循环水。

循环水的水质及水温直接影响激光管的使用寿命，建议使用纯净水，并将水温控制在35℃以下。如**过35℃需更换循环水，或向水中添加冰块降低水温，（建议用户选择冷却机，或使用两个水箱）。

清洗水箱：首先关闭电源，拔掉进水口水管，让激光管内的水自动流入水箱内，打开水箱，取出水泵，清除水泵上的污垢。将水箱清洗干净，更换好循环水，把水泵还原回水箱，将连接水泵的水管插入进水口，整理好各接头。把水泵单独通电，并运行2-3分钟（使激光管充满循环水）。

二、镜片的清洁

1、建议每天工作前清洁，设备须处于关机状态

雕刻机上有1块反射镜与1块聚焦镜(反射镜位于激光头固定部分的**部，聚焦镜位于激光头下部可调节的镜筒中)，激光是通过这些镜片反射、聚焦后从激光头发射出来。镜片很容易沾上灰尘或其它的污染物，造成激光的损耗或镜片损坏。反射镜片与聚焦镜需要从镜架中取出，将蘸有清洗液的擦镜纸小心地沿镜片向边缘旋转式擦拭。擦拭完毕后原样装回即可。

2、注意：①镜片应轻轻擦拭，不可损坏表面镀膜；②擦拭过程应轻拿轻放，防止跌落；③聚焦镜安装时请务必保持凹面向下。



激光加工的有点和发展



在国外。激光发射器价钱十分昂贵（几十万到上百万不等），但由于激光加工设备具**械加工设备无法比拟的优势，所以在美、意、德等国度，激光设备加工已占到加工行业 60% 以上的份额。但是在中国，由于种种缘由，还处于推行阶段。


激光加工的优点：
1、范围普遍：二氧化碳激光可对任何非金属资料停止激光切割雕琢。并且价钱低廉！不会对材料形成机械挤压或机械应力。没有 “ 刀痕 ” 不伤害加工件的表面；不会使资料变形；
2、安全牢靠：采用非接触式激光加工；
3、准确细致：加工精度可到达 0.02mm，普通小于 0.5mm ；
4、节约环保：光束和光斑直径小，安全卫生；
5、效果分歧：保证同一批次的激光设备加工效果完整相同；
6、高速快捷：关于小批量激光设备加工效劳，可立刻依据电脑输出的图样停止高速激光雕琢和切割。
7、利息低廉：不受加工数量的限制，激光加工愈加低价。