激光加工原理

1、.激光加工原理激光加工是將激光束照射到工件的表面，以激光的高能量來切除、熔化材料以及改變物體表面性能。由于激光加工是無接觸式加工，工具不會與工件的表面直接磨察產(chǎn)生阻力，所以激光加工的速度極快、加工對象受熱影響的范圍較小而且不會產(chǎn)生噪音。由于激光束的能量和光束的移動速度均可調(diào)節(jié)，因此激光加工可應(yīng)用到不同層面和范圍上。目前，公認(rèn)的激光加工原理是兩種：分別為激光熱加工和光化學(xué)加工(又稱冷加工 )。激光熱加工指當(dāng)激光束照射到物體表面時，引起快速加熱，熱力把對象的特性改變或把物料熔解蒸發(fā)。熱加工具有較高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生熱

2、激發(fā)過程，從而使材料表面（或涂層）溫度上升，產(chǎn)生變態(tài)、熔融、燒蝕、蒸發(fā)等現(xiàn)象。光化學(xué)加工指當(dāng)激光束加于物體時，高密度能量光子引發(fā)或控制光化學(xué)反應(yīng)的加工過程。冷加工具有很高負(fù)荷能量的（紫外）光子，能夠打斷材料（特別是有機(jī)材料）或周圍介質(zhì)內(nèi)的化學(xué)鍵，至使材料發(fā)生非熱過程破壞。這種冷加工在激光標(biāo)記加工中具有特殊的意義，因為它不是熱燒蝕， 而是不產(chǎn)生 “熱損傷 ”副作用的、 打斷化學(xué)鍵的冷剝離， 因而對被加工表面的里層和附近區(qū)域不產(chǎn)生加熱或熱變形等作用。例如，電子工業(yè)中使用準(zhǔn)分子激光器在基底材料上沉積化學(xué)物質(zhì)薄膜，在半導(dǎo)體基片上開出狹窄的槽。.第一版激光加工簡介激光加工是激光系統(tǒng)最常用的應(yīng)用。根據(jù)激光

3、束與材料相互作用的機(jī)理，大體可將激光加工分為激光熱加工和光化學(xué)反應(yīng)加工兩類。激光熱加工是指利用激光束投射到材料表面產(chǎn)生的熱效應(yīng)來完成加工過程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標(biāo)、激光鉆孔和微加工等；光化學(xué)反應(yīng)加工是指激光束照射到物體，借助高密度高能光子引發(fā)或控制光化學(xué)反應(yīng)的加工過程。包括光化學(xué)沉積、立體光刻、激光刻蝕等。由于激光具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性四大特性，因此就給激光加工帶來一些其它加工方法所不具備的特性。由于它是無接觸加工，對工件無直接沖擊，因此無機(jī)械變形；激光加工過程中無 “刀具 ”磨損，無 “切削力 ”作用于工件；激光加工過程中，激光束能量密度高，加工速度快

4、，并且是局部加工，對非激光照射部位沒有或影響極小。因此，其熱影響的區(qū)小工件熱變形小后續(xù)加工最??；由于激光束易于導(dǎo)向、聚焦、實現(xiàn)方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合、對復(fù)雜工件進(jìn)行加工因此它是一種極為靈活的加工方法；生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益好。激光加工作為先進(jìn)制造技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車、電子、電器、航空、冶金、機(jī)械制造等國民經(jīng)濟(jì)重要部門，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率、自動化、無污染、減少材料消耗等起到愈來愈重要的作用。第二版激光加工原理激光加工是將激光束照射到工件的表面，以激光的高能量來切除、熔化材料以及改變物體表面性能。由于激光加工是無接觸式加工，工具不會與工件的表面直接磨察產(chǎn)生阻

5、力，所以激光加工的速度極快、加工對象受熱影響的范圍較小而且不會產(chǎn)生噪音。由于激光束的能量和光束的移動速度均可調(diào)節(jié)，因此激光加工可應(yīng)用到不同層面和范圍上。目前，公認(rèn)的激光加工原理是兩種：分別為激光熱加工和光化學(xué)加工(又稱冷加工 )。激光熱加工指當(dāng)激光束照射到物體表面時，引起快速加熱，熱力把對象的特性改變或把物料熔解蒸發(fā)。熱加工具有較高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生熱激發(fā)過程，從而使材料表面（或涂層）溫度上升，產(chǎn)生變態(tài)、熔融、燒蝕、蒸發(fā)等現(xiàn)象。.光化學(xué)加工指當(dāng)激光束加于物體時，高密度能量光子引發(fā)或控制光化學(xué)反應(yīng)的加工過程。冷加工

6、具有很高負(fù)荷能量的（紫外）光子，能夠打斷材料（特別是有機(jī)材料）或周圍介質(zhì)內(nèi)的化學(xué)鍵，至使材料發(fā)生非熱過程破壞。這種冷加工在激光標(biāo)記加工中具有特殊的意義，因為它不是熱燒蝕， 而是不產(chǎn)生 “熱損傷 ”副作用的、 打斷化學(xué)鍵的冷剝離， 因而對被加工表面的里層和附近區(qū)域不產(chǎn)生加熱或熱變形等作用。例如，電子工業(yè)中使用準(zhǔn)分子激光器在基底材料上沉積化學(xué)物質(zhì)薄膜，在半導(dǎo)體基片上開出狹窄的槽。第三版激光加工關(guān)鍵技術(shù)激光切割激光切割技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量。激光切割是應(yīng)用激光聚焦后產(chǎn)生的高功率密度能量來實現(xiàn)的。與傳統(tǒng)的板材加工方法相比 , 激光切割其具

7、有高的切割質(zhì)量、高的切割速度、高的柔性 (可隨意切割任意形狀 )、廣泛的材料適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)。激光焊接激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一，焊接過程屬熱傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復(fù)頻率等參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已成功地應(yīng)用于微、小型零件焊接中。與其它焊接技術(shù)比較，激光焊接的主要優(yōu)點(diǎn)是：激光焊接速度快、深度大、變形小。能在室溫或特殊的條件下進(jìn)行焊接，焊接設(shè)備裝置簡單。激光鉆孔隨著電子產(chǎn)品朝著便攜式、小型化的方向發(fā)展，對電路板小型化提出了越來越高的需求，提高電路板小型化水平的關(guān)鍵就是越來越窄

8、的線寬和不同層面線路之間越來越小的微型過孔和盲孔。傳統(tǒng)的機(jī)械鉆孔最小的尺寸僅為100m，這顯然已不能滿足要求，代而取之的是一種新型的激光微型過孔加工方式。 目前用 CO2 激光器加工在工業(yè)上可獲得過孔直徑達(dá)到在 30-40m的小孔或用 UV 激光加工 10m左右的小孔。 目前在世界范圍內(nèi)激光在電路板微孔制作和電路板直接成型方面的研究成為激光加工應(yīng)用的熱點(diǎn)，利用激光制作微孔及電路板直接成型與其它加工方法相比其優(yōu)越性更為突出，具有極大的商業(yè)價值。第四版激光加工的優(yōu)勢及特點(diǎn)激光具有的寶貴特性決定了激光在加工領(lǐng)域存在的優(yōu)勢：由于它是無接觸加工，并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調(diào)，因此可以實現(xiàn)多種加工的目的。它可以對多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性、及高熔點(diǎn)的材料。激光加工過程中無“刀具 ”磨損，無 “切削力 ”作用于工件。激光加工過程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對非激光照射部位沒有影響或影響極小。因此，其熱影響區(qū)小，工件熱變形小，后續(xù)加工量小。.它可以通過透明介質(zhì)對密閉容器內(nèi)的工件進(jìn)行各種加工。由于激光束易于導(dǎo)向、聚集實現(xiàn)作各方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合，對復(fù)雜工件進(jìn)行加工，因此是一種極為靈活的加工方法。使用激光加工，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量可靠，經(jīng)濟(jì)效益好。例如：美國通用電器公司采用板條激光器加工航空發(fā)動機(jī)上的異