電子束離子束激光束加工ppt課件

1、第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)電子束、離子束和激光束加工電子束、離子束和激光束加工第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)1.1 電子束加工電子束加工1. 加工原理加工原理 電子束加工是利用高速電子的沖擊動能來加工工電子束加工是利用高速電子的沖擊動能來加工工件的，如圖件的，如圖1所示。在真空條件下，將具有很高速度和所示。在真空條件下，將具有很高速度和能量的電子束聚焦到被加工資料上，電子的動能絕大能量的電子束聚焦到被加工資料上，電子的動能絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使資料部分瞬時熔融、汽化蒸發(fā)而部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽官Y料部分瞬時熔融、汽化蒸發(fā)而去除。去除。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)

2、其他特種加工技術(shù)圖圖1 電子束加工原理電子束加工原理電子槍系統(tǒng)聚焦系統(tǒng)電子束工件抽真空系統(tǒng)電源及控制系統(tǒng)第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)控制電子束能量密度的大小和能量注入時間，就控制電子束能量密度的大小和能量注入時間，就可以到達不同的加工目的。如只使資料部分加熱就可可以到達不同的加工目的。如只使資料部分加熱就可進展電子束熱處置；使資料部分熔化就可以進展電子進展電子束熱處置；使資料部分熔化就可以進展電子束焊接；提高電子束能量密度，使資料熔化和汽化，束焊接；提高電子束能量密度，使資料熔化和汽化，就可進展打孔、切割等加工；利用較低能量密度的電就可進展打孔、切割等加工；利用較低能量密度的

3、電子束轟擊高分子資料時產(chǎn)生化學(xué)變化的原理，即可進子束轟擊高分子資料時產(chǎn)生化學(xué)變化的原理，即可進展電子束光刻加工。展電子束光刻加工。 2特點與運用特點與運用電子束加工的特點如下：電子束加工的特點如下：(1) 電子束可以極其微細地聚焦電子束可以極其微細地聚焦(可達可達l0.1 m)，故可進展微細加工。故可進展微細加工。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù) (2) 加工資料的范圍廣。由于電子束能量密度高，可使加工資料的范圍廣。由于電子束能量密度高，可使任何資料瞬時熔化、汽化且機械力的作用極小，不易產(chǎn)生變?nèi)魏钨Y料瞬時熔化、汽化且機械力的作用極小，不易產(chǎn)生變形和應(yīng)力，故能加工各種力學(xué)性能的導(dǎo)體

4、、半導(dǎo)體和非導(dǎo)體形和應(yīng)力，故能加工各種力學(xué)性能的導(dǎo)體、半導(dǎo)體和非導(dǎo)體資料。資料。 (3) 可經(jīng)過磁場或電場對電子束的強度、位置、聚焦等可經(jīng)過磁場或電場對電子束的強度、位置、聚焦等進展控制，所以整個加工過程便于實現(xiàn)自動化。進展控制，所以整個加工過程便于實現(xiàn)自動化。 (4) 電子束的能量密度高，加工效率很高。電子束的能量密度高，加工效率很高。 (5) 加工在真空中進展，污染少，加工外表不易被氧化。加工在真空中進展，污染少，加工外表不易被氧化。 (6) 電子束加工需求整套的公用設(shè)備和真空系統(tǒng)，價錢電子束加工需求整套的公用設(shè)備和真空系統(tǒng)，價錢較貴，故在消費中遭到一定程度的限制。較貴，故在消費中遭到一定

5、程度的限制。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)3電子束加工的運用電子束加工的運用1高速打孔高速打孔 目前電子束打孔的最小直徑可達目前電子束打孔的最小直徑可達0.003mm左右。左右。例如噴氣發(fā)動機套上的冷卻孔，機翼的吸附屏的孔。例如噴氣發(fā)動機套上的冷卻孔，機翼的吸附屏的孔。在人造革、塑料上用電子束打大量微孔，可使其具有在人造革、塑料上用電子束打大量微孔，可使其具有如真皮革那樣的透氣性。電子束打孔還能加工小深孔，如真皮革那樣的透氣性。電子束打孔還能加工小深孔，如在葉片上打深度如在葉片上打深度5mm、直徑、直徑0.4mm的孔，孔的深的孔，孔的深徑比大于徑比大于10：1。第七章第七章 其

6、他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)圖圖2 電子束加工的異形孔電子束加工的異形孔0.030.07 mm2加工型孔及特殊外表加工型孔及特殊外表 第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)圖圖3 電子束加工曲面、穿孔電子束加工曲面、穿孔1323(a)(b)(c)(d)1工件；2工件運動方向；3電子束第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)3刻蝕刻蝕 在微電子器件消費中，為了制造多層固體組件，在微電子器件消費中，為了制造多層固體組件，可利用電子束對陶瓷或半導(dǎo)體資料刻出許多微細溝槽可利用電子束對陶瓷或半導(dǎo)體資料刻出許多微細溝槽和孔。如在硅片上刻出寬和孔。如在硅片上刻出寬2.5m，深，深0.25m的

7、細槽，的細槽，在混合電路電阻的金屬鍍層上刻出在混合電路電阻的金屬鍍層上刻出40m寬的線條。電寬的線條。電子束刻蝕還可用于刻板，在銅制印刷滾筒上按顏色深子束刻蝕還可用于刻板，在銅制印刷滾筒上按顏色深淺刻出許多大小與深淺不一樣的溝槽或凹坑，其直徑淺刻出許多大小與深淺不一樣的溝槽或凹坑，其直徑為為70120m，深度為，深度為540m，小坑代表淡色，大，小坑代表淡色，大坑代表深色?？哟砩钌?。 第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)4焊接焊接 電子束焊接是利用電子束作為熱源的一種焊接工電子束焊接是利用電子束作為熱源的一種焊接工藝。當(dāng)高能量密度的電子束轟擊焊件外表時，使焊件藝。當(dāng)高能量密度的電子

8、束轟擊焊件外表時，使焊件接頭處的金屬熔融，在電子束延續(xù)不斷地轟擊下，構(gòu)接頭處的金屬熔融，在電子束延續(xù)不斷地轟擊下，構(gòu)成一個被熔融金屬環(huán)繞著的毛細管狀的熔池，假設(shè)焊成一個被熔融金屬環(huán)繞著的毛細管狀的熔池，假設(shè)焊件按一定速度沿著焊件接縫與電子束作相對挪動，那件按一定速度沿著焊件接縫與電子束作相對挪動，那么接縫上的熔池由于電子束的分開而重新凝固，使焊么接縫上的熔池由于電子束的分開而重新凝固，使焊件的整個接縫構(gòu)成一條焊縫。件的整個接縫構(gòu)成一條焊縫。 由于電子束的能量密度高，焊接速度快，所以電由于電子束的能量密度高，焊接速度快，所以電子束焊接的焊縫深而窄，焊件熱影響區(qū)小，變形小。子束焊接的焊縫深而窄，焊

9、件熱影響區(qū)小，變形小。 第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)5熱處置熱處置 電子束熱處置也是把電子束作為熱源，但適當(dāng)控電子束熱處置也是把電子束作為熱源，但適當(dāng)控制電子束的功率密度，使金屬外表加熱而不熔化，到制電子束的功率密度，使金屬外表加熱而不熔化，到達熱處置的目的。電子束熱處置的加熱速度和冷卻速達熱處置的目的。電子束熱處置的加熱速度和冷卻速度都很高，在相變過程中，奧氏體化時間很短，只需度都很高，在相變過程中，奧氏體化時間很短，只需幾分之一秒乃至千分之一秒，奧氏體晶粒來不及長大，幾分之一秒乃至千分之一秒，奧氏體晶粒來不及長大，從而能獲得一種超細晶粒組織，可使工件獲得用常規(guī)從而能獲得一

10、種超細晶粒組織，可使工件獲得用常規(guī)熱處置不能到達的硬度，硬化深度可達熱處置不能到達的硬度，硬化深度可達0.30.8mm。 第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)1.2 離子束加工離子束加工1加工原理加工原理離子束加工也是一種新興的特種加工，它的加工原理離子束加工也是一種新興的特種加工，它的加工原理與電子束加工原理根本類似，也是在真空條件下，將離與電子束加工原理根本類似，也是在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過加速、聚焦后投射到工件外表的子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過加速、聚焦后投射到工件外表的加工部位以實現(xiàn)加工的。所不同的是離子帶正電荷，其加工部位以實現(xiàn)加工的。所不同的是離子帶正電荷，其質(zhì)量比

11、電子大數(shù)千倍乃至數(shù)萬倍，故在電場中加速較慢，質(zhì)量比電子大數(shù)千倍乃至數(shù)萬倍，故在電場中加速較慢，但一旦加至較高速度，就比電子束具有更大的撞擊動能。但一旦加至較高速度，就比電子束具有更大的撞擊動能。離子束加工是靠微觀機械撞擊能量轉(zhuǎn)化為熱能進展的。離子束加工是靠微觀機械撞擊能量轉(zhuǎn)化為熱能進展的。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)離子束加工的物理根底是離子束射到資料外表時所發(fā)生離子束加工的物理根底是離子束射到資料外表時所發(fā)生的撞擊效應(yīng)、濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)。離子束加工可分為四類。的撞擊效應(yīng)、濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)。離子束加工可分為四類。1) 離子刻蝕離子刻蝕 離子轟擊工件，將工件外表的原子逐個剝

12、離，又稱離子離子轟擊工件，將工件外表的原子逐個剝離，又稱離子銑削，其本質(zhì)是一種原子尺度的切削加工。銑削，其本質(zhì)是一種原子尺度的切削加工。2) 離子濺射堆積離子濺射堆積 離子轟擊靶材，將靶材原子擊出，堆積在靶材附近的離子轟擊靶材，將靶材原子擊出，堆積在靶材附近的工件上，使工件外表鍍上一層薄膜。工件上，使工件外表鍍上一層薄膜。3) 離子鍍離子鍍(又稱離子濺射輔助堆積又稱離子濺射輔助堆積)離子同時轟擊靶材和工件外表，目的是為了加強膜材與離子同時轟擊靶材和工件外表，目的是為了加強膜材與工件基材之間的結(jié)合力。工件基材之間的結(jié)合力。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)4) 離子注入離子注入離子束

13、直接轟擊被加工資料，由于離子能量相當(dāng)大，離離子束直接轟擊被加工資料，由于離子能量相當(dāng)大，離子就鉆入被加工資料的表層。工件外表層含有注入離子后，子就鉆入被加工資料的表層。工件外表層含有注入離子后，就改動了化學(xué)成分，從而改動了工件外表層的機械物理性就改動了化學(xué)成分，從而改動了工件外表層的機械物理性能。能。2特點及運用特點及運用離子束加工有如下特點：離子束加工有如下特點：(1) 離子束加工是目前特種加工中最精細、最微細的加離子束加工是目前特種加工中最精細、最微細的加工。離子刻蝕可達納米級精度，離子鍍膜可控制在亞微米工。離子刻蝕可達納米級精度，離子鍍膜可控制在亞微米級精度，離子注入的深度和濃度亦可準確

14、地控制。級精度，離子注入的深度和濃度亦可準確地控制。(2) 離子束加工在高真空中進展，污染少，特別適宜于離子束加工在高真空中進展，污染少，特別適宜于對易氧化的金屬、合金和半導(dǎo)體資料進展加工。對易氧化的金屬、合金和半導(dǎo)體資料進展加工。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)(3) 離子束加工是靠離子轟擊資料外表的原子來實離子束加工是靠離子轟擊資料外表的原子來實現(xiàn)的，是一種微觀作用，所以加工應(yīng)力和變形極小，現(xiàn)的，是一種微觀作用，所以加工應(yīng)力和變形極小，適宜于對各種資料和低剛件零件進展加工。適宜于對各種資料和低剛件零件進展加工。在目前的工業(yè)消費中，離子束加工主要運用于刻在目前的工業(yè)消費中，離子

15、束加工主要運用于刻蝕加工蝕加工(如加工空氣軸承的溝槽，加工極薄資料等如加工空氣軸承的溝槽，加工極薄資料等)、鍍、鍍膜加工膜加工(如在金屬或非金屬資料上鍍制金屬或非金屬資如在金屬或非金屬資料上鍍制金屬或非金屬資料料)、注入加工、注入加工(如某些特殊的半導(dǎo)體器件如某些特殊的半導(dǎo)體器件)等。等。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)1)刻蝕加工刻蝕加工 離子刻蝕是從工件上去除資料，是一個撞擊濺射離子刻蝕是從工件上去除資料，是一個撞擊濺射過程。當(dāng)離子束轟擊工件，入射離子的動量傳送到工過程。當(dāng)離子束轟擊工件，入射離子的動量傳送到工件外表的原子，傳送能量超越了原子間的鍵合力時，件外表的原子，傳送能

16、量超越了原子間的鍵合力時，原子就從工件外表撞擊濺射出來，到達刻蝕的目的。原子就從工件外表撞擊濺射出來，到達刻蝕的目的。 離子刻蝕用于加工陀螺儀空氣軸承和動壓馬達上離子刻蝕用于加工陀螺儀空氣軸承和動壓馬達上的溝槽，分辨率高，精度、反復(fù)一致性好。離子束刻的溝槽，分辨率高，精度、反復(fù)一致性好。離子束刻蝕運用的另一個方面是刻蝕高精度的圖形，如集成電蝕運用的另一個方面是刻蝕高精度的圖形，如集成電路、光電器件和光集成器件等微電子學(xué)器件亞微米圖路、光電器件和光集成器件等微電子學(xué)器件亞微米圖形。形。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)2)鍍膜加工鍍膜加工 離子鍍膜加工有濺射堆積和離子鍍兩種。離子鍍膜

17、附著離子鍍膜加工有濺射堆積和離子鍍兩種。離子鍍膜附著力強、膜層不易零落。這首先是由于鍍膜前離子以足夠高的力強、膜層不易零落。這首先是由于鍍膜前離子以足夠高的動能沖擊基體外表，清洗掉外表的占污和氧化物，從而提高動能沖擊基體外表，清洗掉外表的占污和氧化物，從而提高了工件外表的附著力。其次是鍍膜剛開場時，由工件外表濺了工件外表的附著力。其次是鍍膜剛開場時，由工件外表濺射出來的基材原子，有一部分會與工件周圍氣氛中的原子和射出來的基材原子，有一部分會與工件周圍氣氛中的原子和離子發(fā)生碰撞而前往工件。這些前往工件的原子與鍍膜的膜離子發(fā)生碰撞而前往工件。這些前往工件的原子與鍍膜的膜材原子同時到達工件外表，構(gòu)成

18、了膜材原子和基材原子的共材原子同時到達工件外表，構(gòu)成了膜材原子和基材原子的共混膜層。而后，隨膜層的增厚，逐漸過渡到單純由膜材原子混膜層。而后，隨膜層的增厚，逐漸過渡到單純由膜材原子構(gòu)成的膜層?；旌线^渡層的存在，可以減少由于膜材與基材構(gòu)成的膜層?；旌线^渡層的存在，可以減少由于膜材與基材兩者膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，加強了兩者的結(jié)合力，兩者膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，加強了兩者的結(jié)合力，是膜層不易零落，鍍層組織致密，針孔氣泡少。是膜層不易零落，鍍層組織致密，針孔氣泡少。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù) 離子鍍的可鍍資料廣泛，可在金屬或非金屬外表上離子鍍的可鍍資料廣泛，可在金屬或非金

19、屬外表上鍍制金屬或非金屬資料，各種合金、化合物、某些合鍍制金屬或非金屬資料，各種合金、化合物、某些合成資料、半導(dǎo)體資料、高熔點資料等。成資料、半導(dǎo)體資料、高熔點資料等。 離子鍍已用于鍍制光滑膜、耐熱膜、耐蝕膜、耐磨離子鍍已用于鍍制光滑膜、耐熱膜、耐蝕膜、耐磨膜、裝飾膜和電氣膜等。用離子鍍方法在切削工具外膜、裝飾膜和電氣膜等。用離子鍍方法在切削工具外表鍍氮化鈦、碳化鈦等超硬層，可以提高刀具的耐用表鍍氮化鈦、碳化鈦等超硬層，可以提高刀具的耐用度。度。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)3)離子注入加工離子注入加工 離子注入加工是將所要注入的元素進展電離，并離子注入加工是將所要注入的元素進

20、展電離，并將正離子分別和加速，構(gòu)成具有數(shù)十萬電子伏特的高將正離子分別和加速，構(gòu)成具有數(shù)十萬電子伏特的高能離子流，轟擊工件外表，離子因動能很大，被打入能離子流，轟擊工件外表，離子因動能很大，被打入表層內(nèi)，其電荷被中和，成為置換原子或晶格間的填表層內(nèi)，其電荷被中和，成為置換原子或晶格間的填隙原子，被留于表層中，使資料的化學(xué)成分、構(gòu)造、隙原子，被留于表層中，使資料的化學(xué)成分、構(gòu)造、性能產(chǎn)生變化。性能產(chǎn)生變化。 離子注入可提高資料的耐腐蝕性能，改善金屬資離子注入可提高資料的耐腐蝕性能，改善金屬資料的耐磨性能，提高金屬資料的硬度，改善金屬資料料的耐磨性能，提高金屬資料的硬度，改善金屬資料的光滑性能等。的

21、光滑性能等。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù) 1.3 激光束加工激光束加工 1. 激光加工的原理與特點激光加工的原理與特點1) 激光加工的原理激光加工的原理激光是一種強度高、方向性好、單色性好的相關(guān)光。由激光是一種強度高、方向性好、單色性好的相關(guān)光。由于激光的發(fā)散角小和單色性好，實際上可以聚焦到尺寸與光于激光的發(fā)散角小和單色性好，實際上可以聚焦到尺寸與光的波長相近的的波長相近的(微米甚至亞微米微米甚至亞微米)小斑點上，加上它本身強度高，小斑點上，加上它本身強度高，故可以使其焦點處的功率密度到達故可以使其焦點處的功率密度到達1071011 W/cm2，溫度，溫度可達可達10 000

22、以上。在這樣的高溫下，任何資料都將瞬時急以上。在這樣的高溫下，任何資料都將瞬時急劇熔化和汽化，并爆炸性地高速放射出來，同時產(chǎn)生方向性劇熔化和汽化，并爆炸性地高速放射出來，同時產(chǎn)生方向性很強的沖擊。因此，激光加工很強的沖擊。因此，激光加工(如圖如圖1所示所示)是工件在光熱效應(yīng)是工件在光熱效應(yīng)下產(chǎn)生高溫熔融和受沖擊波拋出的綜合過程。下產(chǎn)生高溫熔融和受沖擊波拋出的綜合過程。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)圖圖1 激光加工表示圖激光加工表示圖1234561激光器；2激光束；3全反射棱鏡；4聚焦物鏡；5工件；6工作臺第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)2) 激光加工的特點激光加工

23、的特點激光加工的特點主要有以下幾個方面：激光加工的特點主要有以下幾個方面：(1) 幾乎對一切的金屬和非金屬資料都可以進展激光加幾乎對一切的金屬和非金屬資料都可以進展激光加工。工。 (2) 激光能聚焦成極小的光斑，可進展微細和精細加工，激光能聚焦成極小的光斑，可進展微細和精細加工，如微細窄縫和微型孔的加工。如微細窄縫和微型孔的加工。(3) 可用反射鏡將激光束送往遠離激光器的隔離室或其可用反射鏡將激光束送往遠離激光器的隔離室或其它地點進展加工。它地點進展加工。(4) 加工時不需用刀具，屬于非接觸加工，無機械加工加工時不需用刀具，屬于非接觸加工，無機械加工變形。變形。(5) 無需加工工具和特殊環(huán)境，

24、便于自動控制延續(xù)加工，無需加工工具和特殊環(huán)境，便于自動控制延續(xù)加工，加工效率高，加工變形和熱變形小。加工效率高，加工變形和熱變形小。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)2. 激光加工根本設(shè)備及其組成部分激光加工根本設(shè)備及其組成部分激光加工的根本設(shè)備由激光器、導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)和加工機激光加工的根本設(shè)備由激光器、導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)和加工機(激光加工系統(tǒng)激光加工系統(tǒng))三部分組成。三部分組成。1) 激光器激光器激光器是激光加工的重要設(shè)備，它的義務(wù)是把電能轉(zhuǎn)變激光器是激光加工的重要設(shè)備，它的義務(wù)是把電能轉(zhuǎn)變成光能，產(chǎn)生所需求的激光束。按任務(wù)物質(zhì)的種類可分為成光能，產(chǎn)生所需求的激光束。按任務(wù)物質(zhì)的種類可分

25、為固體激光器、氣體激光器、液體激光器和半導(dǎo)體激光器四固體激光器、氣體激光器、液體激光器和半導(dǎo)體激光器四大類。由于大類。由于He-Ne(氦氦氖氖)氣體激光器所產(chǎn)生的激光不僅容氣體激光器所產(chǎn)生的激光不僅容易控制，而且方向性、單色性及相關(guān)性都比較好，因此在易控制，而且方向性、單色性及相關(guān)性都比較好，因此在機械制造的精細丈量中被廣泛采用。而在激光加工中那么機械制造的精細丈量中被廣泛采用。而在激光加工中那么要求輸出功率與能量大，目前多采用二氧化碳氣體激光器要求輸出功率與能量大，目前多采用二氧化碳氣體激光器及紅寶石、釹玻璃、及紅寶石、釹玻璃、YAG(摻釹釔鋁石榴石摻釹釔鋁石榴石)等固體激光器。等固體激光器

26、。 第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)2) 導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)根據(jù)被加工工件的性能要求，光束經(jīng)放大、整形、聚根據(jù)被加工工件的性能要求，光束經(jīng)放大、整形、聚焦后作用于加工部位，這種從激光器輸出窗口到被加工焦后作用于加工部位，這種從激光器輸出窗口到被加工工件之間的安裝稱為導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)。工件之間的安裝稱為導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)。3) 激光加工系統(tǒng)激光加工系統(tǒng)激光加工系統(tǒng)主要包括床身、可以在三維坐標范圍內(nèi)激光加工系統(tǒng)主要包括床身、可以在三維坐標范圍內(nèi)挪動的任務(wù)臺及機電控制系統(tǒng)等。隨著電子技術(shù)的開展，挪動的任務(wù)臺及機電控制系統(tǒng)等。隨著電子技術(shù)的開展，許多激光加工系統(tǒng)已采用計算機來控制任務(wù)臺的挪動

27、，許多激光加工系統(tǒng)已采用計算機來控制任務(wù)臺的挪動，實現(xiàn)激光加工的延續(xù)任務(wù)。實現(xiàn)激光加工的延續(xù)任務(wù)。 第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)3. 激光加工的運用激光加工的運用1) 激光打孔激光打孔隨著近代工業(yè)技術(shù)的開展，硬度大、熔點高的資隨著近代工業(yè)技術(shù)的開展，硬度大、熔點高的資料運用越來越多，并且經(jīng)常要求在這些資料上打出又料運用越來越多，并且經(jīng)常要求在這些資料上打出又小又深的孔，例如，鐘表或儀表的寶石軸承，鉆石拉小又深的孔，例如，鐘表或儀表的寶石軸承，鉆石拉絲模具，化學(xué)纖維的噴絲頭以及火箭或柴油發(fā)動機中絲模具，化學(xué)纖維的噴絲頭以及火箭或柴油發(fā)動機中的燃料噴嘴等。這類加工義務(wù)，用常規(guī)的機

28、械加工方的燃料噴嘴等。這類加工義務(wù)，用常規(guī)的機械加工方法很困難，有的甚至是不能夠的，而用激光打孔，那法很困難，有的甚至是不能夠的，而用激光打孔，那么能比較好地完成義務(wù)。么能比較好地完成義務(wù)。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù) 激光打孔中，要詳細了解打孔的資料及打孔要求。從激光打孔中，要詳細了解打孔的資料及打孔要求。從實際上講，激光可以在任何資料的不同位置，打出淺至實際上講，激光可以在任何資料的不同位置，打出淺至幾微米，深至二十幾毫米以上的小孔，但詳細到某一臺幾微米，深至二十幾毫米以上的小孔，但詳細到某一臺打孔機，它的打孔范圍是有限的。所以，在打孔之前，打孔機，它的打孔范圍是有限的。

29、所以，在打孔之前，最好要對現(xiàn)有的激光器的打孔范圍進展充分的了解，以最好要對現(xiàn)有的激光器的打孔范圍進展充分的了解，以確定能否打孔。確定能否打孔。激光打孔的質(zhì)量主要與激光器輸出功率和照射時間、激光打孔的質(zhì)量主要與激光器輸出功率和照射時間、焦距與發(fā)散角、焦點位置、光斑內(nèi)能量分布、照射次數(shù)焦距與發(fā)散角、焦點位置、光斑內(nèi)能量分布、照射次數(shù)及工件資料等要素有關(guān)。在實踐加工中應(yīng)合理選擇這些及工件資料等要素有關(guān)。在實踐加工中應(yīng)合理選擇這些工藝參數(shù)。工藝參數(shù)。 第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)2) 激光切割激光切割激光切割激光切割(如圖如圖2所示所示)的原理與激光打孔類似，但工的原理與激光打孔類似

30、，但工件與激光束要相對挪動。在實踐加工中，采用任務(wù)臺數(shù)件與激光束要相對挪動。在實踐加工中，采用任務(wù)臺數(shù)控技術(shù)，可以實現(xiàn)激光數(shù)控切割。控技術(shù)，可以實現(xiàn)激光數(shù)控切割。激光切割大多采用大功率的激光切割大多采用大功率的CO2激光器，對于精細激光器，對于精細切割，也可采用切割，也可采用YAG激光器。激光器。激光可以切割金屬，也可以切割非金屬。在激光切激光可以切割金屬，也可以切割非金屬。在激光切割過程中，由于激光對被切割資料不產(chǎn)活力械沖擊和壓割過程中，由于激光對被切割資料不產(chǎn)活力械沖擊和壓力，再加上激光切割切縫小，便于自動控制，故在實踐力，再加上激光切割切縫小，便于自動控制，故在實踐中常用來加工玻璃、陶瓷

31、、各種精細細小的零部件。中常用來加工玻璃、陶瓷、各種精細細小的零部件。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)平面鏡激光束輔助氣體鈦合金噴嘴聚焦透鏡激光器圖圖2 CO2氣體激光器切割鈦合金表示圖氣體激光器切割鈦合金表示圖第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)激光切割過程中，影響激光切割參數(shù)的主要要素激光切割過程中，影響激光切割參數(shù)的主要要素有激光功率、吹氣壓力、資料厚度等。有激光功率、吹氣壓力、資料厚度等。 3) 激光打標激光打標激光打標是指利用高能量的激光束照射在工件外激光打標是指利用高能量的激光束照射在工件外表，光能瞬時變成熱能，使工件外表迅速產(chǎn)生蒸發(fā)，表，光能瞬時變成熱能，

32、使工件外表迅速產(chǎn)生蒸發(fā)，從而在工件外表刻出恣意所需求的文字和圖形，以作從而在工件外表刻出恣意所需求的文字和圖形，以作為永久防偽標志為永久防偽標志(如圖如圖3所示所示)。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)圖圖3 振鏡式激光打標原理振鏡式激光打標原理激光束光束準直振鏡Y軸馬達透鏡第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)激光打標的特點是非接觸加工，可在任何異型外激光打標的特點是非接觸加工，可在任何異型外表標刻，工件不會變形和產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，適于金屬、塑表標刻，工件不會變形和產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，適于金屬、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革等各種資料；標志明晰、料、玻璃、陶瓷、木材、皮革等各種資料；標志

33、明晰、永久、美觀，并能有效防偽；標刻速度快，運轉(zhuǎn)本錢永久、美觀，并能有效防偽；標刻速度快，運轉(zhuǎn)本錢低，無污染，可顯著提高被標刻產(chǎn)品的檔次。低，無污染，可顯著提高被標刻產(chǎn)品的檔次。 激光打標廣泛運用于電子元器件、汽激光打標廣泛運用于電子元器件、汽(摩托摩托)車配車配件、醫(yī)療器械、通訊器材、計算機外圍設(shè)備、鐘表等件、醫(yī)療器械、通訊器材、計算機外圍設(shè)備、鐘表等產(chǎn)品和煙酒食品防偽等行業(yè)。產(chǎn)品和煙酒食品防偽等行業(yè)。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)4) 激光焊接激光焊接當(dāng)激光的功率密度為當(dāng)激光的功率密度為105107 W/cm2，照射時間約為，照射時間約為1/100 s左右時，可進展激光焊接

34、。激光焊接普通無需焊料和左右時，可進展激光焊接。激光焊接普通無需焊料和焊劑，只需將工件的加工區(qū)域焊劑，只需將工件的加工區(qū)域“熱熔在一同即可，如圖熱熔在一同即可，如圖4所所示。示。 激光焊接速度快，熱影響區(qū)小，焊接質(zhì)量高，既可焊接激光焊接速度快，熱影響區(qū)小，焊接質(zhì)量高，既可焊接同種資料，也可焊接異種資料，還可透過玻璃進展焊接。同種資料，也可焊接異種資料，還可透過玻璃進展焊接。 第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)圖圖4 激光焊接過程表示圖激光焊接過程表示圖12341激光；2被焊接零件；3被熔化金屬；4已冷卻的熔池第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)5) 激光外表處置激光外表處置當(dāng)激光的功率密度約為當(dāng)激光的功率密度約為103105 W/cm2時，便可時，便可實現(xiàn)對鑄鐵、中碳鋼，甚至低碳鋼等資料進展激光外實現(xiàn)對鑄鐵、中碳鋼，甚至低碳鋼等資料進展激光外表淬火。淬火層深度普通為