激光加工技術(shù)是當(dāng)今時代具技術(shù)先進(jìn)性的加工制造技術(shù)，較傳統(tǒng)加工方式有著顯而易見的競爭優(yōu)勢。自上世紀(jì)七十年代激光加工技術(shù)蓬勃興起，現(xiàn)已形成了激光切割、激光雕刻、激光焊接、激光打標(biāo)等幾十種激光加工技術(shù)。激光加工技術(shù)的高速高精度低耗等優(yōu)勢使得其被大范圍推廣應(yīng)用，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于微電子電器、汽車、航空航天、機(jī)械制造、印刷包裝等國民經(jīng)濟(jì)的重要領(lǐng)域，對于提高勞動生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)自動化生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境、減少材料資源消耗、降低生產(chǎn)成本等起著十分重要的作用。
激光全稱為“受激輻射光放大（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）”。原子中的電子在光或電的激發(fā)下吸收光電能量，自低能級躍遷到高能級，再從高能級落回到低能級時，以光子的形式釋放出能量，且放出光的相位、頻率、方向等光學(xué)特性高度一致，這樣的光即為激光。激光與計算機(jī)、原子能、半導(dǎo)體共同被視為是二十世紀(jì)的四項重大發(fā)明，對人類社會的進(jìn)步發(fā)展有十分重要的作用。
激光具有很多一般光源所不具備的特性：，激光束的發(fā)散度極小，幾乎為平行，所以激光方向性極好；第二，激光的亮度極高，能夠照亮超遠(yuǎn)距離的物體，由于激光是定向發(fā)光，光子大都集中在一個小的范圍內(nèi)發(fā)射，所以激光能量密度極高；第三，激光波長分布范圍非常窄，因此激光單色性很好，顏色極純；第四，高度一致的光學(xué)特性使得激光各光束間具有很好的相干性。
激光為典型的應(yīng)用就是激光加工，激光加工可分為冷加工和熱加工兩類。激光經(jīng)過透鏡等聚焦系統(tǒng)聚焦后作用于金屬或非金屬材料表面，利用激光的高能量對材料瞬時加熱至超高溫，使照射部分的材料熔化甚至氣化，達(dá)到對材料的改性或去除，這種基于光熱效應(yīng)的加工被稱為“熱加工”。當(dāng)用某類波長的高能量激光束照射到聚合物這類的材料時，可由光子引發(fā)或控制光化學(xué)反應(yīng)，這種加工過程被稱為光化學(xué)加工，也叫“冷加工”。光化學(xué)加工主要應(yīng)用于光化學(xué)沉積、激光刻蝕和激光照排等。其中熱加工的應(yīng)用較為廣泛。
激光加工是無接觸的方式，不會產(chǎn)生工具與工件表面的摩擦阻力，也不會直接對工件進(jìn)行沖擊，工件幾乎不會發(fā)生變形，且激光是對局部進(jìn)行加工，對非激光照射的部分幾乎沒有影響，所以激光加工是高速、高效、高精度的加工方式。激光加工技術(shù)是光與機(jī)電技術(shù)的結(jié)合，激光光束的移動速度、功率密度和方向等都可以調(diào)節(jié)，易與數(shù)控系統(tǒng)配合來對復(fù)雜工件進(jìn)行加工，可由此對其實現(xiàn)不同層面和范圍的應(yīng)用。
一、激光模切技術(shù)
激光模切技術(shù)是根據(jù)在軟件中設(shè)計好的工件圖樣，將激光束聚焦后直接對材料表面完成模切或壓痕效果的一種切割方法。激光模切技術(shù)具有切割精度高、模切產(chǎn)品粗糙度低、模切加工時間短、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。由于無須更換模切刀版，也可實現(xiàn)不同版式工件之間的快速轉(zhuǎn)換，這樣節(jié)省了傳統(tǒng)模切刀版調(diào)整時間，尤其適用于輕薄、異形工件的加工。
典型的激光模切系統(tǒng)應(yīng)該包括有激光器、掃描系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、惰性氣體保護(hù)室、廢料清除系統(tǒng)以及反饋系統(tǒng)。
二、激光雕刻技術(shù)
激光雕刻機(jī)的主要組成為：激光器（提供激光光束，包括聚光腔、反射鏡）、聚焦系統(tǒng)（使高功率密度的激光能量聚集在小面積上，達(dá)到佳的雕刻效率）、導(dǎo)光系統(tǒng)（改變激光照射方向）、工作臺（用于承載或移動被雕刻工件）、控制面板（調(diào)整和控制電源及激光器）、水冷系統(tǒng)（調(diào)控激光器內(nèi)的溫度）。由于主要是對非金屬材料加工，所以激光雕刻與模切一樣常選用CO2激光器。為實現(xiàn)高速點(diǎn)陣雕刻和適量雕刻，激光雕刻大多采用振鏡式導(dǎo)光系統(tǒng)。
激光雕刻有以下三種方式：
(1)切割雕刻。先將圖文信息分解成無數(shù)切割線條, 然后用激光按照這些線條進(jìn)行切割, 終得到利用切割線條表示出的圖文。
(2)凹模雕刻。去除圖文部分, 維持圖案外圍的部分原樣不動。凹模雕刻有兩種情況, 一種是對圖文上每一點(diǎn)切除力度同樣大,主要靠輪廓來體現(xiàn)圖文信息；第二種是根據(jù)圖文的明暗對比的不同, 多切除圖文上暗的部分, 亮的部分則少切甚至不切除。
(3)凸模雕刻。去除非圖文部分，維持圖文部分原樣，各點(diǎn)處切除力度必相同。此雕刻方法較適用于表達(dá)圖文輪廓等。
三、激光焊接技術(shù)
激光焊接技術(shù)主要用于對金屬及塑料制品進(jìn)行焊接加工。以前金屬焊接大多采用電阻焊接工藝，但電阻焊存在耗電量大、熱影響區(qū)大、接口不美觀、可焊材料厚度受限等問題，所以激光焊接技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。激光焊接金屬的作用機(jī)理是用激光輻射金屬表面，通過激光與金屬的耦合作用使待焊接部位在極短時間內(nèi)瞬間熔化甚至氣化，再冷卻凝固結(jié)晶而形成焊縫。激光焊接可分為熱傳導(dǎo)焊接和深熔焊兩種，前者會發(fā)生激光的功率密度較小，輻射能只作用于金屬表面，材料下層則靠熱傳導(dǎo)受熱熔化；深熔焊會產(chǎn)生小孔效應(yīng)，即輸入激光能量很大，遠(yuǎn)大于傳導(dǎo)及散熱的速率時，照射區(qū)域會在極短時間發(fā)生氣化形成小孔，孔內(nèi)壓力形成動態(tài)的平衡，光束可以直接照射到孔底。小孔吸收射入的所有能量使孔壁金屬熔化，由此可形成尤其窄而深的焊縫，且改變焊接參數(shù)可以使焊縫熔深在較大范圍內(nèi)變化，所以實際更多采用深熔焊接方式。
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