激光加工技术优化方案

1.激光加工的基本原理

激光是一种经受激辐射产生的加强光，具有强度高、方向性好、高单色性和高相干性的性能特点。通过光学系统可聚焦成为一个极小的光束(微米级)，而且可根据加工要求调整光束粗细。激光加工时，把激光束聚焦在工件加工部位，工件材料会迅速熔化。汽化(焦点处功率可达108～1010W/m㎡，温度可达一万多摄氏度)，随着激光能量的不断被吸收，材料凹坑内金属蒸汽迅速膨胀，压力突然增大，熔融物爆炸式高速喷射出来，在工件内部形成方向性很强的冲击波。激光加工就是在光热效应下产生高温熔融和受冲抛出的综合作用过程。

激光加工器一般分为固体激光器和二氧化碳气激光器，图12－35是固体激光器工作原理圈。当激光工作物质钇铝石榴石受到光泵(激励脉冲氙灯)的激发后，吸收具有特定波长的光，在一定条件下粒子数反转。此时一旦有少量激发粒子产生受激辐射跃迁，就会造成光放大，再通过谐振腔内的全反射镜和部分反射的反馈作用产生振荡，最后由谐振腔的一端输出激光。激光通过透镜聚焦形成高能光束照射在工件表面上，即可进行加工。固体激光器中常用的工作物质除钇铝石榴外，还有红宝石和钕玻璃等材料。

图12－35　固定激光器工作原理图(www.xing528.com)

2.激光加工的特点与应用

激光加工属高能束流加工，几乎可加工任何金属材料和非金属材料。适合于加工各种微孔(ϕ0.01～1mm)、深孔(深孔比50～100)、窄缝等，如化学纤维喷丝头打孔(ϕ100mm的圆盘上打12 000个ϕ0.06mm的孔)，仪表中的宝石轴打孔。金刚石拉丝磨具加工以及火箭发动机和柴油机的燃料喷嘴加工等。

激光加工速度快，热影响区小，工件无变形，可透过玻璃等透明材料进行加工。平均加工精度可达0.01mm，表面粗糙度值可达0.4～0.1μm。

激光加工时，激光输出功率等参数可调，适合于多种类型加工，可对材料进行表面热处理、焊接、切割、打孔、雕刻及微细加工等。