| 单词 | 激光加工 |
| 释义 | 【激光加工】 拼译：laser processing 是激光技术应用的主要内容之一，它是集光学、机械、电学、材料科学及材料工程学等一体化的高新技术。激光加工是指将激光束作用于材料，用以去除或熔化材料以及使材料表面性能优化从而实现加工的目的。激光加工包含激光切割、焊接、热处理、打孔、标记、雕刻、微加工、物理沉积、化学沉积等多种加工技术。激光加工与传统加工技术相比较，有许多独特的优越性，例如：(1)可加工的材料很广，既可以加工各种金属材料，又可加工各种非金属材料。(2)不需传统加工的刀具、工具、模具，属于无接触加工的无惰性加工(启动和停止极快)。(3)作业时间短、加工效率高。(4)激光热处理、切割、焊接加工的工件基本无变形，因而节能省工。(5)激光束易于导向、聚焦、分光。(6)机械零件通过激光热处理，可以显著提高使用寿命，并大大降低成本，经济效益显著。(7)无环境公害。 正是由于以上原因，激光加工应用极广，主要应用部门是汽车、机车、造船、航空、航天、冶金、电子、工具、模具、军工和各类机械、塑料、橡胶，皮革、服装、木材、石料、钻石、宝石等等加工工业。21世纪，激光加工将进入所有工业部门。1960年，梅曼(T．Maiman)在量子电子学的基础上发明了世界上第1台红宝石激光器(中国于1961年研制成功)。1961年贾维(A．ДжаBин)发明第1台氦氖激光器。1964年发明了CO2激光器和YAG激光器。60年代首先应用于工业生产的成果是钟表行业宝石打孔。1971年出现了第1台商用1kWCO2激光器。之后，各种实用化激光器的出现，推进了激光加工的工业应用，其突出的实例是美国通用汽车公司采用十几台千瓦级激光器的汽车零件激光淬火生产线以及在电子工业中应用激光焊接、退火和切割。80年代以来，随着激光器质量、功能的提高和工艺基础理论及工艺过程参数研究的深入，激光加工设备得到不断完善，实现了商品化、多型化、系列化。因而，激光加工在不断应用和发展中形成了新兴产业。1．激光热处理。包含激光淬火，合金化和涂覆，非晶化和微晶化，冲击硬化等激光表面强化技术。它可以显著提高金属制品的硬度、耐磨性、耐蚀性和高温性能，即可使价廉的普通材料的表面具有价昂的高合金材料的性能，从而成倍地提高产品使用寿命和降低成本。目前，激光热处理已广泛用于汽车、机车、机床及其配件、刀具、模具、石油机械、轻工、风机、军工等许多工业部门。激光淬火是以功率密度为104～105W／cm2的激光束快速扫描工件，使表层迅速升温形成奥氏体后，其热量通过热传导瞬时被仍处于冷态的工件基体吸收，而实现自冷淬火。激光淬火的优点是淬硬区组织细化、硬度比常规淬火高15%～20%，能处理小孔、盲孔、深孔、腔筒内壁等特殊部位，以及生产效率和自动化程度高等。激光淬火采用CO2激光器和脉冲固体激光器。激光合金化是在高能束激光作用下(通常为104～106W／cm2)，将一种或多种合金元素与基材表面快速熔凝，从而使价廉材料表面具有预定的高合金特性的一种高新技术。激光涂覆与激光合金化有许多相似之处，其主要区别在于激光涂覆层的化学成分与供给的涂层材料基本上一致，即其稀释度小，基体成分几乎没有进入涂覆层内。激光表面非晶化和微晶化也是一种快速熔凝技术，其特点是激光能量密度更高(106～1010W／cm2)，冷却速度更快(106～1010℃／s)。从而可以抑制液体金属中晶体的形核和生长，获得非晶态固体或微晶。激光冲击硬化本质上是力学效应，其热作用可以忽略不计。其特点是激光脉冲功率密度高达109～1012W／cm2，作用时间为20～40ns。其过程是强激光使材料表面迅速气化而产生足以使金属强烈塑性变形的冲击波，而使表面强化。显然，各种激光热处理工艺的共同的理论基础是激光与材料相互作用的规律。2．激光切割与打孔。是将细聚焦的强激光束照射加工部位，使材料瞬时高温、气化，而实现加工目的。当激光束与工件相对移动就形成切缝，如不发生移动就是打孔。激光切割的切缝可小于0．2mm，还可切盲缝；切速快，切缝质量高，可直接焊接；宜切割脆、软、硬材料，也能切多层织物。全世界工业激光器的70%以上是用于激光切割，由此可见其应用之广泛。3．激光焊接。是利用细聚焦的强激光加热产生瞬时高温，使焊件熔化凝结为一体。激光焊接的焊点细，焊缝窄而平整、工件变形小，而且可以实施异种材料间的焊接。取决于激光与材料相互作用的热学特点，激光焊接有热传导焊接和深熔焊之别。前者激光功率密度较低，其熔层浅，当材料表面熔化，只要温度不超过沸点，通过热传导使熔化波向材料内部稳定传播而得到实际熔深。激光深熔焊的激光功率密度较高，其能量传递与转换是通过“小孔效应”完成的。激光焊接在电子工业和汽车工业中的应用足以说明它是值得推广的效益巨大的高新技术。4．激光微细加工。将激光束聚焦到微米级光斑，用于航空电子仪表行业的集成电路、陶瓷划片、电阻微调、轴承打孔等小件的精密加工称激光微细加工。实践证明，它的应用有很好的经济效益和社会效益。综上所述，激光加工技术作为一门多学科交叉的高新技术，是全世界有关专家学者的共同成果，他们的突出代表是中国的王大珩、俄罗斯的A．Г．Григъянц、乌克兰的B．С．Кавaлeнко、英国的Steen、日本的荒田吉明等。当前，激光加工正在高速地向广度和深度发展，其主要特点是“成熟、成套、成批”。随着科技的进步，激光加工的新工艺、新装备和新应用必将不断地涌现。【参考文献】：1 Duley W W．Laser Processing and Aralysis of Materials，19832 Michall Bass Laser Materials Processing，19833 Ковaиенко B С．ЛaэернaяTехиология учебник，19894 王家金．激光加工技术．北京：中国计量出版社，19925 邹玉荣．材料导报．1992，3(重庆大学邹至荣教授撰) |
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