金属加工行业激光技术的应用

时间：2012-05-17

激光因具有单色性、相干性和平行性三大特点，特别适用于材料加工。激光加工是激光应用较有发展前途的领域，现在已开发出20多种激光加工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成*自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为**、*和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。目前已成熟的激光加工技术包括：激光**成形技术、激光焊接技术、激光打孔技术、激光切割技术、激光打标技术、激光去重平衡技术、激光蚀刻技术、激光微调技术、激光存储技术、激光划线技术、激光清洗技术、激光热处理和表面处理技术。

　　激光**成形技术集成了激光技术、CAD/CAM技术和材料技术的较新成果，根据零件的CAD模型，用激光束将光敏聚合材料逐层固化，**堆积成样件，不需要模具和刀具即可****地制造形状复杂的零件，该技术已在航空航天、电子、汽车等工业领域得到广泛应用。

　　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。脉冲激光适用于金属材料，连续激光适用于非金属材料，后者是激光切割技术的重要应用领域。现代的激光成了人们所幻想追求的“削铁如泥”的“宝剑”。 —大汉激光

　　激光焊接技术具有溶池净化效应，能纯净焊缝金属，适用于相同和不同金属材料间的焊接。激光焊接能量密度高，对高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。激光焊接，用比切割金属时功率较小的激光束，使材料熔化而不使其气化，在冷却后成为一块连续的固体结构。激光在工业领域中的应用是有局限和缺点的，比如用激光来切割食物和胶合板就不成功，食物被切开的同时也被灼烧了，而切割胶合板在经济上还远不合算。

　　激光打孔技术具有精度高、通用性强、**、成本低和综合技术经济效益显著等优点，已成为现代制造领域的关键技术之一。在激光出现之前，只能用硬度较大的物质在硬度较小的物质上打孔。这样要在硬度较大的金刚石上打孔，就成了较其困难的事。激光出现后，这一类的操作既快又安全。但是，激光钻出的孔是圆锥形的，而不是机械钻孔的圆柱形，这在有些地方是很不方便的。

　　激光打标技术是激光加工较大的应用领域之一。激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下*性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。准分子激光打标是近年来发展起来的一项新技术，特别适用于金属打标，可实现亚微米打标，已广泛用于微电子工业和生物工程。

　　激光去重平衡技术是用激光去掉高速旋转部件上不平衡的过重部分，使惯性轴与旋转轴重合，以达到动平衡的过程。激光去重平衡技术具有测量和去重两大功能，可同时进行不平衡的测量和校正，效率大大提高，在陀螺制造领域有广阔的应用前景。对于**转子，激光动平衡可成倍提高平衡精度，其质量偏心值的平衡精度可达1%或千分之几微米。

　　激光蚀刻技术比传统的化学蚀刻技术工艺简单、可大幅度降低生产成本，可加工0.125～1微米宽的线，非常适合于**大规模集成电路的制造。

　　激光微调技术可对*电阻进行自动精密微调，精度可达0.01%～0.002%，比传统加工方法的精度和**、成本低。激光微调包括薄膜电阻(0.01～0.6微米厚)与厚膜电阻(20～50微米厚)的微调、电容的微调和混合集成电路的微调。

　　激光存储技术是利用激光来记录视频、音频、文字资料及计算机信息的一种技术，是信息化时代的支撑技术之一。

　　激光划线技术是生产集成电路的关键技术，其划线细、精度高(线宽为15～25微米，槽深为5～200微米)，加工速度快(可达200毫米/秒)，成品率可达99.5%以上。

　　激光清洗技术的采用可大大减少加工器件的微粒污染，提高精密器件的成品率。

　　激光热、表处理技术包括：激光相变硬化技术、激光包覆技术、激光表面合金化技术、激光退火技术、激光冲击硬化技术、激光强化电镀技术、激光上釉技术，这些技术对改变材料的机械性能、耐热性和耐腐蚀性等有重要作用。

　　激光相变硬化(即激光淬火)是激光热处理中研究较早、较多、进展较快、应用较广的一种新工艺,适用于大多数材料和不同形状零件的不同部位,可提高零件的**性和疲劳强度,国外一些工业部门将该技术作为**产品质量的手段。

　　激光包覆技术是在工业中获得广泛应用的激光表面改性技术之一,具有很好的经济性,可大大提高产品的抗腐蚀性。

　　激光表面合金化技术是材料表面局部改性处理的新方法,是未来应用潜力较大的表面改性技术之一,适用于航空、航天、兵器、核工业、汽车制造业中需要改善**、耐腐蚀、耐高温等性能的零件。

　　激光退火技术是半导体加工的一种新工艺,效果比常规热退火好得多。激光退火后,杂质的替位率可达到98%～99%,可使多晶硅的电阻率降到普通加热退火的1/2～1/3,还可大大提高集成电路的集成度,使电路元件间的间隔缩小到0.5微米。

　　激光冲击硬化技术能改善金属材料的机械性能,可阻止裂纹的产生和扩展,提高钢、铝、钛等合金的强度和硬度,改善其抗疲劳性能。

　　激光强化电镀技术可提高金属的沉积速度,速度比无激光照射快1000倍,对微型开关、精密仪器零件、微电子器件和大规模集成电路的生产和修补具有重大意义。使用该技术可使电镀层的牢固度提高100～1000倍。

　　激光上釉技术对于材料改性很有发展前途,其成本低,容易控制和复制,有利于发展新材料。

　　激光上釉结合火焰喷涂、等离子喷涂、离子沉积等技术,在控制组织、提高表面**、耐腐蚀性能方面。激光在电子工业中也得到广泛应用。可以用它来进行微型仪器的精密加工，可以对脆弱易碎的半导体材料进行精细的划片，也可以用来调整微型电阻的阻值。随着激光器性能的改善和新型激光器的出现，激光在**大规模集成电路方面的应用已经成为许多其他工艺所无法取代的关键性技艺，为**大规模集成电路的发展展现出令人鼓舞的前景。

　　激光技术是高科技的产物，其产生又推动了科学研究的深入发展，并开拓出许多新的学科领域，如非线性光学、激光光谱学、激光化学、激光生物学等。激光被用来研究与生命密切相关的光合作用、血红蛋白、DNA等的机制。激光还将成为时间和长度的新标准，以后任何**的钟表和米尺都可以用某一特定波长的激光束来标定。

　　激光在核能应用上也将大显身手。乐观的*们估计，到2020年强大的激光会产生安全经济的热核聚变，这类似恒星内部的核反应过程。如果实现，热核聚变将带来**无比的社会和经济效益，能源危机亦将不复存在。到那时，一桶水中的氢聚变后所产生的电力足够一个城市使用。

词条
词条说明
激光技术在农机零件修复中的应用情况
激光熔覆技术利用激光高功率密度，由激光加工系统在数控控制下，在基材表面*部位形成一层很薄的微熔层，同时添加特定成分的自熔合金粉，如镍基、钴基和铁基合金等，使它们以熔融状态均匀地铺展在零件表层并达到预定厚度，与微熔的基体金属材料形成良好的冶金结合，并且相互间只有很小的稀释度，在随后的**凝固过程中，在零件表面形成与基材*不同的、具有预定特殊性能的功能熔覆材料层，从而可以*改变材料表面性能，可以
金属加工行业激光技术的应用
激光因具有单色性、相干性和平行性三大特点，特别适用于材料加工。激光加工是激光应用较有发展前途的领域，现在已开发出20多种激光加工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成*自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为**、*和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。目前已成熟的
高速、*的激光切割
激光加工具有热影响很低、材料变形很小、加工速度快、*接触和*后处理等诸多优点，但是目前中国本土的汽车厂商，尤其是大量的零部件生产厂家对激光焊接、激光切割以及激光打孔等的应用并不够。对于飞速发展的中国汽车制造业而言，我们都多次在各类场合听到关于用激光加工的论题。在实际产业应用中，很多欧美汽车整车和零部件厂商早在十几年前就积极投入大量的研发力量，联合激光制造企业开发出很多激光加工的工
数控金属激光切割机操作方式和切割系统
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