第十章1攔騎伎番僥織另丹桅慣興弓鑄肖晨鑲賢漱貉什突磁式炭棄份蔑耕吧銥漠薄新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術第十章1攔騎伎番僥織另丹桅慣興弓鑄肖晨鑲賢漱貉什突磁式炭棄10.1激光熱加工原理1.無論是哪一種激光加工的方法，都要將一定功率激光束聚焦于被加工物體上，使激光與物質相互作用。在不同激光參數下的各種加工的應用范圍如圖。一、激光熱加工原理各種參數條件下激光加工的可能應用和影響2渡娶纂紛恒鎮(zhèn)碾菏平歉艾蹄跳忠蝗坑評毯御程涎夜嚎類謬渭觸悉條互余火新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術10.1激光熱加工原理1.無論是哪一種激光加工的方法，都2.激光與材料的相互作用過程(1)材料對激光的吸收

激光熱加工時首先發(fā)生的是材料對激光能量的吸收。透入材料內部的光能主要對材料起加熱作用。不同材料對不同波長激光吸收率不同。假設材料表面反射率為R，則吸收率為

當激光由空氣垂直入射到平板材料上時，根據菲涅爾公式，反射率為(2)材料的加熱設入射激光束的光功率密度為qi，材料表面吸收的光功率密度為q0，則有3爬汗呢窘視酉吧蘸約佩凝煤袖傭譴臭孵鹿把悟諾摘斥贛頤鉚案試瑤陵汰吞新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2.激光與材料的相互作用過程(1)材料對激光的吸收激光激光從表面入射到材料內部深度為z處的光強一般將激光在材料內的穿透深度定義為光強降至I0/e時的深度，因而穿透深度為1/α

為了得到加熱階段的溫度分布，必須求解熱傳導微分方程。對于各向同性的均勻材料，激光加熱的熱傳導偏微分方程的一般形式為如果光功率的損耗全部變成熱量，則有從理論上講，根據加工時的各工藝參數以及初始條件，可以解出加工過程中激光照射區(qū)的溫度場分布。但實際上，熱傳導方程的求解十分困難.

α為吸收系數4計疾昌炮斧灤核僚暮本嫂裂培掐嗓乾埂振暗刃憐楚腔喂脈刨甥返蛛善獵裝新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術激光從表面入射到材料內部深度為z處的光強一般將激光在材料內簡化：如果半無限大（即物體厚度無限大）物體表面受到均勻的激光垂直照射加熱，被材料表面吸收的光功率密度不隨時間改變，而且光照時間足夠長，以至被吸收的能量、所產生的溫度、導熱和熱輻射之間達到動平衡，此時圓形激光光斑中心的溫度可以由下式確定

如果光照時間為有限長，考察點離開表面的距離也不為零，此時圓形激光光斑中心軸線上考察點的溫度為

進一步假設照射激光是高斯光束，且入射到表面上的光束有效半徑為，則激光光斑的功率密度可用離開中心的距離r表示為5伐白縮喂惕弧彥涪婁滾匙啥惟椰喉斯浴慫排續(xù)社匠誅曰劊劇墾蒂離胸陛遵新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術簡化：如果半無限大（即物體厚度無限大）物體表面受到均勻的激光持續(xù)加熱得到的光斑中心的溫度最大值為(3)材料的熔化與汽化激光功率密度過高，材料在表面汽化，不在深層熔化；激光功率密度過低，則能量會擴散到較大的體積內，使焦點處熔化的深度很小(4)激光等離子體屏蔽現(xiàn)象激光作用于靶表面，引發(fā)蒸汽，蒸汽繼續(xù)吸收激光能量，使溫度升高，最后在靶表面產生高溫高密度的等離子體。等離子體迅速向外膨脹，在此過程中繼續(xù)吸收入射激光，阻止激光到達靶面，切斷了激光與靶的能量耦合。6嘗籌辯摟菇嚎荷瑚墳幽六悠要辯頻印穩(wěn)殆挺盒蘭魔詭近孽渴污顱點左啼模新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術持續(xù)加熱得到的光斑中心的溫度最大值為(3)材料的熔化與汽如圖為等離子云變化的過程10.2激光表面改性技術1.激光淬火技術，又稱激光相變硬化，它利用聚焦后的激光束照射到鋼鐵材料表面，使其溫度迅速升到相變點以上。當激光移開后，由于仍處于低溫的內層材料的快速導熱作用，使表層快速冷卻到馬氏體相變點以下，獲得淬硬層。

一、激光淬火技術的原理與應用7慢棘謅號胚芳迸番牧敬貼峪棍愧闡鍍夢瑟咯瞥椽搶材氖鋅郝我托撐鷹憾甲新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術如圖為等離子云變化的過程10.2激光表面改性技術1.激光淬2.如圖為一臺柔性激光加工系統(tǒng)的示意圖。它通過五維運動的工作頭把激光照射到被加工的表面，在計算機控制下直接掃描被加工表面完成激光淬火。柔性激光加工系統(tǒng)示意圖3.激光淬火可以使工件表層0.1到1.0mm范圍內的組織結構和性能發(fā)生明顯變化。如圖為45鋼表面激光淬火區(qū)橫截面金相組織圖鋼表面激光淬火區(qū)橫截面金相組織圖8冶駝木監(jiān)芹賒育柬渣袍出兒撿慫謙晝裂瞄葫肄港搞贓剿柑淆盧扎半哼閏懲新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2.如圖為一臺柔性激光加工系統(tǒng)的示意圖。它通過五維運動的工作4.如圖為該淬火區(qū)顯微硬度沿深度方向的分布曲線5.依據激光器的特點不同，激光淬火可分為CO2激光淬火和YAG激光淬火。但兩者中影響淬硬性能的主要因素基本相同。材料成分：是通過材料的淬硬性和淬透性來影響激光淬硬層深度與硬度的。一般說來，隨著鋼中含碳量的增加，淬火后馬氏體的含量也增加，激光淬硬層的顯微硬度也就越高。基材含碳量與激光淬火層顯微硬度的關系9年現(xiàn)艇蛻偽弛駒茵傈哥遂甥銅剝芬蒸稀押蛆隨丘秦鐮對膜苫敝逾碉掩茬垢新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術4.如圖為該淬火區(qū)顯微硬度沿深度方向的分布曲線5.依據激光器2)激光工藝參數：激光淬火層的寬度主要決定于光斑直徑；淬硬層深度由激光功率、光斑直徑和掃描速度共同決定；描述激光淬火的另一個重要工藝參數為功率密度，即單位面積注入工件表面的激光功率。為了使材料表面不熔化，激光淬火的功率密度通常低于104W／cm2，一般為1000-6000W／cm2。3)表面預處理狀態(tài)：一是表面組織淮備，即通過調質處理等手段使鋼鐵材料表面具有較細的表面組織，以便保證激光淬火時組織與性能的均勻、穩(wěn)定。原始組織及掃描速度對激光淬硬層深度的影響二是表面“黑化”處理，以便提高鋼鐵表面對激光束的吸收率。10鉤蚜藤和禾惡甫刨咨冒輿業(yè)淡寸川孫壤椒檢仰委爸潰漏級哨駭咀節(jié)缸靡靜新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2)激光工藝參數：激光淬火層的寬度主要決定于光斑直徑；淬硬二、激光表面熔凝技術1.用激光束將表面熔化而不加任何合金元素，以達到表面組織改善的目的。與激光淬火工藝相比，激光熔凝處理的關鍵是使材料表面經歷了一個快速熔化一凝固過程，所獲得的熔凝層為鑄態(tài)組織。工件橫截面沿深度方向的組織依次為：熔凝層、相變硬化層、熱影響區(qū)和基材，如圖。

激光熔凝處理后橫截面組織示意圖2.如下圖給出了激光熔凝處理后，T10鋼表面顯微硬度沿深度方向的分布。T10鋼激光熔凝層顯微硬度沿淬硬層深度的分布11屬古迷披打刻慫避母弓鍵喚扔甕順甭噴雹聾謅灶屹淌褐污賭鰓垛灑銷夕擊新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術二、激光表面熔凝技術1.用激光束將表面熔化而不加任何合金元三、激光熔覆技術1.激光熔覆(LaserCladding)技術亦稱激光包覆、激光涂覆、激光熔敷，是一種新的表面改性技術。它通過在基材表面添加熔覆材料，利用高功率密度的激光束使之與基材表面一起熔凝的方法，在基材表面形成與其為冶金結合的添料熔覆層，以改善其表面性能的工藝。

2.激光熔覆技術具有的優(yōu)點3.激光熔覆工藝依據材料的添加方式不同，分為預置涂層法和同步送料法。4.同步送料法指在激光束照射基材的同時，將待熔覆的材料送入激光熔池，經熔融、冷凝后形成熔覆層的工藝過程。激光熔覆材料包括金屬、陶瓷或者金屬陶瓷，材料的形式可以是粉末、絲材或者板材，工藝過程如圖。12絢贈饋岡蛔肝脆前撼苔邊唾橇佬貳蔭霹梧目惰磊長瓦蛆節(jié)速鏡影伎晶氫凈新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術三、激光熔覆技術1.激光熔覆(LaserCladding同步送料法激光熔覆示意圖5.評價激光熔覆層質量的主要指標為：熔覆層厚度、寬度、形狀系數(寬度／厚度)、稀釋率、硬度及其沿深度分布、基板的熱影響區(qū)深度及變形程度等。熔覆層的截面示意圖6.激光熔覆層的寬度主要決定于光斑直徑；而激光熔覆層的厚度與送粉量、掃描速度、功率密度等參數密切相關。13俠劊碳徊日垮始歇剩留摟樸族逾歉練享熄縣竣賬奏僳豫鞋運澄彎吳贈摳饒新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術同步送料法激光熔覆示意圖5.評價激光熔覆層質量的主要指標為：7.常用激光熔覆材料包括鎳基、鐵基、鈷基、銅基自熔合金以及上述合金與碳化物(WC、TiC、SiC等)顆粒組成的金屬陶瓷復合粉末、Al203、ZrO2等陶瓷材料。常用的基材包括鋼鐵、鋁合金、銅合金、鎳合金和鈦合金等。1.激光打孔原理：激光打孔機的基本結構包括激光器、加工頭、冷卻系統(tǒng)、數控裝置和操作面盤。加工頭將激光束聚焦在材料上需加工孔的位置，適當選擇各加工參數，激光器發(fā)出光脈沖就可以加工出需要的孔。一、激光打孔10.3激光去除材料技術激光打孔機的基本結構示意圖14彈診逆姬繕幀仇衣瘍鈾燼毒廠緝聳瓤掩且拴膿敘修膩慎言吃坍碑棕問戀砍新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術7.常用激光熔覆材料包括鎳基、鐵基、鈷基、銅基自熔合金以及上2.激光打孔時材料的去除主要與激光作用區(qū)內物質的破壞及破壞產物的運動有關。嚴格分析激光打孔的成因需要解決激光打孔時產生的蒸氣和粘性液體沿孔壁流動的動力學問題，這里只根據一些實驗關系，建立一個唯象的描述對激光打孔的激光束幾何參數和總能量與孔的深度和孔徑之間的關系進行估算如圖為激光打孔原理簡圖激光打孔幾何原理簡圖

如果在t時刻孔的底面半徑為r(t)，孔深為h(t)，則有

考慮材料從孔底蒸發(fā)，而熔化的液體從孔壁流走，t時刻的能量守恒方程為15槍鈞動隙駿沼金眠幌鉚彈耕衡豬世守公釁真肚耳股輿勸殖保述疑逼慫符鉛新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2.激光打孔時材料的去除主要與激光作用區(qū)內物質的破壞及破壞產當時，可以近似解出用激光加工的總能量表示的孔深度和孔徑為3.

激光打孔工藝參數的影響※脈沖寬度對打孔的影響：脈沖寬度對打孔深度、孔徑、孔形的影響較大。窄脈沖能夠得到較深而且較大的孔；寬脈沖不僅使孔深度、孔徑變小，而且使孔的表面粗糙度變大，尺寸精度下降。16柯嫉暴逃澗殖噪藏察姨卉湛耗駒便賦靜庇酒凋瞇特者鷗姜磕超午籠洲捅內新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術當時，可以近似解出用激光加工的總能量※激光打孔中離焦量對打孔的影響當激光聚焦于材料上表面時，打出的孔比較深，錐度較小。在焦點處于表面下某一位置時相同條件下打出的孔最深；而過分的入焦和離焦都會使得激光功率密度大大降低，以至打成盲孔。離焦量對打孔質量的影響17諺唁鴕灌省詛綻摳要根斤錘蘭茨鐐到癌筒鴦攆毅泰諜些讓憲終虎首皇禮鉤新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術※激光打孔中離焦量對打孔的影響當激光聚焦于材料上表※被加工材料對打孔的影響※脈沖激光的重復頻率對打孔的影響用調Q方法取得巨脈沖時，脈沖的平均功率基本不變，脈寬也不變，重復頻率越高，脈沖的峰值功率越小，單脈沖的能量也越小。這樣打出的孔深度要減小。

材料對激光的吸收率直接影響到打孔的效率。由于不同材料對不同激光波長有不同的吸收率，必須根據所加工的材料性質選擇激光器。

4.應用實例：用激光加工系統(tǒng)打薄板篩孔

薄板打孔效果圖18余橡淺違僑糙耽瓷芒圍氏絞襄墓摩竣醚柑伏那如庇綿虞買制嘲拍攪癟市乓新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術※被加工材料對打孔的影響※脈沖激光的重復頻率對打孔的影響二、激光切割1.激光切割的原理與特點切割過程中激光光束聚焦成很小的光點（最小直徑可小于0.1mm）使焦點處達到很高功率密度（可超過106W/cm2）。如圖為激光切割頭的結構，除了透鏡以外它還有一個噴出輔助氣體流的同軸噴嘴。

2.激光切割的特點3.激光切割分類及其機理激光切割頭的結構示意圖※汽化切割:工件在激光作用下快速加熱至沸點，部分材料化作蒸汽逸去，部分材料為噴出物從切割縫底部吹走。這種切割機制所需激光功率密度一般為108Ｗ/cm2左右，是無熔化材料的切割方式。

19寶第陷寡拿瞞領宅洋陷楚站纂雕贊酮稈氖藕楊傷愉速昭虧半條瀝淀甥哪邱新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術二、激光切割1.激光切割的原理與特點切割過程中※熔化切割:激光將工件加熱至熔化狀態(tài)，與光束同軸的氬、氦、氮等輔助氣流將熔化材料從切縫中吹掉。熔化切割所需的激光功率密度一般為107Ｗ/cm2左右?！踔刍懈?金屬被激光迅速加熱至燃點以上，與氧發(fā)生劇烈的氧化反應（即燃燒），放出大量的熱，又加熱下一層金屬，金屬被繼續(xù)氧化，并借助氣體壓力將氧化物從切縫中吹掉。

4.激光切割的工藝參數及其規(guī)律

※激光功率:

激光切割時所需功率的大小，是由材料性質和切割機理決定的。

※切割速度:在一定功率條件下，板厚越大，切割速度越小。切割速度對切口表面粗糙度也有較大影響。

20擅跳恍親丙稗創(chuàng)擾于漫聲烤懲煎嬸幾遙忱印鉻繳舞雨征犯蟬載羔啄揚否債新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術※熔化切割:激光將工件加熱至熔化狀態(tài)，與光※氧助熔化切※噴嘴：噴嘴是影響激光切割質量和效率的—個重要部件。激光切割一般采用同軸(氣流與光軸同心)噴嘴，噴嘴出口直徑大小應依據板厚加以選擇。另外，噴嘴到工件表面的距離對切割質量也有較大影響，為了保證切割過程穩(wěn)定，這個距離必須保持不變?！鶜怏w的壓力：在功率和切割材料板厚一定時，有一最佳切割氣體流量，這時切割速度最快。隨著激光功率的增加，切割氣體的最佳流量是增大的?！馐|量、透鏡焦距和離焦量：激光器輸出光束的模式為基橫模時對激光切割最為有利。光斑大小與聚焦透鏡的焦距成正比。短焦距的透鏡雖然可以得到較小光斑，但焦深很小。離焦量對切割速度和切割深度影響較大，切割過程中必須保持不變，一般離焦量選用負值，即焦點位置置于切割板面下面某一點。21疏熄醇憫恐實粉兩排排星焦星較杜濤蜜船醉婿偉穆鍘拿鐘混皆幾劣衡幀威新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術※噴嘴：噴嘴是影響激光切割質量和效率的—個重要部件。激光切5.工業(yè)材料的激光切割

※金屬材料的激光切割:二氧化碳激光器成功的用于許多金屬的切割實踐；利用氧助熔化切割方法切割碳鋼板的切縫可控制在滿意的寬度范圍內；大多數合金結構鋼和合金工具鋼都能夠用激光切割方法得到良好的切邊質量；鋁及鋁合金不能用氧助熔化切割而要熔化切割機制；飛機制造業(yè)常用的鈦及鈦合金采用空氣作為輔助氣體比較穩(wěn)妥，可以確保切割質量；大多數鎳基合金也可實施氧助熔化切割；銅及銅合金反射率太高，基本上不能用10.6μ的二氧化碳激光進行切割。

22熊鍛豪疏堿晌沸狹聊寒澗茹粕紐僵韶淪陽前氏依劊惱治亞哎址宴八語洶煉新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術5.工業(yè)材料的激光切割※金屬材料的激光切割:二氧化碳激光※非金屬材料的激光切割：塑料、橡膠、木材、紙制品、皮革、天然織物及其它有機材料都可以用激光進行切割，但是木材的厚度需有所限制。無機材料中石英和陶瓷可以用激光進行切割，后者宜用控制斷裂切割且不可使用高功率。玻璃和石頭一般不宜用激光切割。

1.激光焊接是一種材料連接，主要是金屬材料之間連接的技術。它和傳統(tǒng)的焊接技術一樣，通過將材料連接區(qū)的部分熔化而將兩個零件或部件連接起來。

10.4激光焊接23搪寨怎豎柄扇氫銀屯蹲脊目操靜吱跺紅寄躺筆宙破翹勤氯輯年炙億辰盤做新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術※非金屬材料的激光切割：塑料、橡膠、木材、1.激光焊接是一2.激光焊接相對于傳統(tǒng)方式的優(yōu)點：

1）用激光很容易對一些普通焊接技術難以加工的如脆性大、硬度高或柔軟性強的材料實施焊接。

2）在激光焊接過程中無機械接觸,易保證焊接部位不因熱壓縮而發(fā)生變形

3）激光束易于控制的特點使得焊接工作能夠更方便的實現(xiàn)自動化和智能化。

陰極芯的激光焊接設備原理圖1:光束分束器；2:聚焦透鏡；3：陰極芯3.一種顯象管陰極芯的激光焊接設備原理

24霄蛾客婦鈴茸霜唾拌淘危竿羊奴藉韻鎢冗豁過涪穗杜午蟻婚蛻歌題盅詐肘新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2.激光焊接相對于傳統(tǒng)方式的優(yōu)點：1）用激光很容易對一些普4.激光焊接主要有熱導焊和深熔焊兩種。熱導焊采用的激光功率為105w/cm2左右，是靠熱傳導進行焊接的，焊縫深度小于2.5mm，焊縫的深寬比最大為3：1。深熔焊采用的功率密度在106~107w/cm2之間，焊縫的深寬比最大可達12：1

一、激光熱導焊1.激光熱導焊熱導焊時，激光輻射能量作用于材料表面，激光輻射能在表面轉化為熱量。表面熱量通過熱傳導向內部擴散，使材料熔化，在兩材料連接區(qū)的部分形成溶池。溶池隨著激光束一道向前運動，溶池中的熔融金屬并不會向前運動。在激光束向前運動后，溶池中的熔融金屬隨之凝固，形成連接兩塊材料的焊縫。25鞋血貓汲沛兼角際撮桂廉慰筐重憶杯炳芝妻弘琺埂刺良啃辣椰亨拘梯村屆新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術4.激光焊接主要有熱導焊和深熔焊兩種。熱導焊采用的激光功率2.激光熱導焊的工藝及部分參數※激光熱導焊的連接形式：片狀工件的焊接形式有對焊、端焊、中心穿透熔化焊等※激光功率密度：如激光功率密度低則熔深淺、焊接速度慢。如圖是熱導焊接不銹鋼時熔化深度、掃描速度與激光功率密度的關系激光熱導焊焊接不銹鋼時功率與焊接速度、熔化深度的關系26順湯涼郵乃柿澡各肋仿簡擊徒甩舟慫問薦為噎塞是脈烏魂故琵妙噪拳秋敏新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2.激光熱導焊的工藝及部分參數※激光熱導焊的連接形式：片※離焦量對焊接質量的影響：因為焦點處激光光斑中心的光功率密度過高，激光熱導焊通常需要一定的離焦量，使得光功率分布相對均勻。離焦方式有兩種，焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負離焦。在實際應用中，要求熔深較大時采用負離焦，焊接薄材料時宜用正離焦。此外離焦量還直接影響到焊逢的寬度。

※脈沖激光熱導焊的脈沖波形：激光熱導焊也可以用脈沖激光來完成，其脈沖波形對于焊接質量也有很大的影響。焊接銅、鋁、金、銀等高反射率的材料，為了突破高反射率的屏障，使金屬瞬間熔化把反射率降低下來，實現(xiàn)后續(xù)的熱導焊過程，需要脈沖帶有一個前置的尖峰。而對于鐵、鎳、鉬鈦等黑色金屬，表面反射率較低，應采用較為平坦或平頂的波形。27蔚翹兩毒笑吐蛤罵膿偉糠蚤脹作娩抨麻啥冀二撒賞弓喪緘妊部靡堿獰疾些新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術※離焦量對焊接質量的影響：因為焦點處激光※脈沖激光熱導焊※脈沖激光熱導焊的脈沖寬度：脈沖寬度影響到焊接熔深，熱影響區(qū)的寬度等焊接的質量要求。脈寬時間長，焊接熔深熱影響區(qū)都大，反之則小。因此，要根據激光功率的大小，要求的焊接熔深和熱影響區(qū)的寬度大小來適當選擇脈沖寬度。二、激光深熔焊1.

激光深熔焊的原理當激光功率密度達到106—107W／cm2時，功率輸入遠大于熱傳導、對流及輻射散熱的速率，材料表面發(fā)生汽化而形成匙孔，孔內金屬蒸汽壓力與四周液體的靜力和表面張力形成動態(tài)平衡，激光可以通過孔中直射到孔底。

28您由狗牡蚤盼人捻淫輸搐坍猾障喜松吃旨鉤些慌燃稀振箋疵弄姿圭憚肌齡新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術※脈沖激光熱導焊的脈沖寬度：脈沖寬度影響二、激光深熔焊1.2.

激光深熔焊工藝參數※臨界功率密度：深熔焊時，功率密度必須大于某一數值，才能引起小孔效應。這一數值，稱為臨界功率密度。不同材料具有不同的臨界功率密度的大小。因此決定了各種材料進行激光深熔焊的難易程度。

※

激光深熔焊的熔深：激光深熔焊熔深與激光輸出功率密度密切相關，也是功率和光斑直徑的函數。在一定的激光功率下，提高焊接速度，熱輸入下降，焊接熔深減少。對于給定的激光功率等條件，存在一維持深熔焊接的最小焊接速度。

29超喀枚妻湊齡遼競法法部譽仆殘扁蝦拄忿潤鯨堤裹使膘礦斬新書蠱芒鼎壬新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2.激光深熔焊工藝參數※臨界功率密度：深熔焊時，功率密度3.激光焊接過程中的幾種效應(1)深熔焊焊接過程中的等離子體（2）壁聚焦效應（3）凈化效應1.快速成型技術的基本工作原理是離散、堆積。

一、激光快速成型技術的原理及主要優(yōu)點10.5激光快速成型技術30習臥廣式太召櫥澆涼幢握淪股戀苛冤翼沸南輕篙你隸司巢泅丈說攤檢菏閱新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術3.激光焊接過程中的幾種效應(1)深熔焊焊接過程中的等2.由于快速成型技術(包括激光快速成型技術)僅在需要增加材料的地方加上材料，所以從設計到制造自動化，從知識獲取到計算機處理，從計劃到接口、通訊等方面來看，非常適合于CIM、CAD及CAM，同傳統(tǒng)的制造方法相比較，顯示出諸多優(yōu)點。

快速性、適合成型復雜零件、高度柔性、高度集成化二、激光快速成型技術1．立體光造型技術

立體光造型技術的原理示意圖立體光造型技術的原理如圖，是典型的逐層制造法。31鳳禿填哮松齋辮凡同黨巍等迭下逢貍汰呢既歉壘寡彌幅賺帛煎炔絲墊鄙熙新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2.由于快速成型技術(包括激光快速成型技術)僅快速性、適合成選擇性激光燒結技術基本原理示意圖2．選擇性激光燒結技術選擇性激光燒結技術與立體光造型技術很相似，也是用激光束來掃描各原材料，但用粉末物質代替了液態(tài)光聚合物。其基本原理如圖。32鞍況賀涌鵬汐羨罩像駿坦摸目育火更永每飯伺規(guī)惹招困恐氈便惰伺盔縮編新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術選擇性激光燒結技術基本原理示意圖2．選擇性激光燒結技術選擇性激光熔覆成型技術原理示意圖3．激光熔覆成型技術激光熔覆成型技術原理如圖，目前用此法制造出復雜截面變換器的零件外形的誤差在0.5mm以內。

激光熔覆的復雜截面變換器33暑甘第坑二淆騷并灶傾豫圓跺呻詣肆所濰畸臻非唉圓第僥綁伎餡豫磺漬勢新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術激光熔覆成型技術原理示意圖3．激光熔覆成型技術激光熔覆成型4．激光近型制造技術激光近形制造技術(LaserEngineeringNetShaping，簡稱LENS)技術，將快速成型技術中的選擇性激光燒結技術和激光熔覆成型技術結合了起來。激光近形制造技術的基本原理如圖。該系統(tǒng)主要由4部分組成：計算機、高功率激光器、多坐標數控工作臺和送粉裝置。

激光近形制造技術的基本原理示意圖34妓燴賤望宇南彬狐齲攣霧蹦懂付艘餡唾嗡隕荒喪姿謝皮謂軒床晌麗瘧托宦新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術4．激光近型制造技術激光近形制造技術(LaserEngi用于建立待制作零件的CAD模型，將零件的CAD模型轉換成STL文件，對零件的CAD模型進行切片處理，生成一系列具有一定厚度的薄層，并形成每一層薄層的掃描軌跡，以便控制多坐標數控工作臺運動。

使用的是高達幾千瓦到十幾千瓦功率的CO2激光器，而不像選擇性激光燒結技術中所用的CO2激光器只有50瓦。

（1）計算機

（2）高功率激光器

（3）多坐標數控工作臺采用多坐標數控工作臺的運動實現(xiàn)掃描：在工作臺上的零件除能夠沿著X,Y軸方向運動外，還可以繞X,Y軸轉動。

35賓問錯脖桐雁顏啟前履宛謎趾炳垣森誣劉默扎觀福靳蜀捷茸賓剎來滅唯痕新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術用于建立待制作零件的CAD模型，將零件的CAD模（4）送粉裝置送粉裝置是激光近形成型制造系統(tǒng)中非常重要并具有特點的一個部分。送粉裝置性能的好壞決定了零件的制作質量。對送粉裝置的基本要求是能夠提供均勻穩(wěn)定的粉末流。送粉裝置有兩種形式：側向送粉裝置和同軸送粉裝置。

5．薄片疊層制造技術薄片疊層制造技術是一種常用來制作模具的新型快速成型技術。其工作原理就是，首先用大功率激光束切割金屬薄片。然后將多層薄片疊加，并使其形狀逐漸發(fā)生變化，最終獲得所需原型(模具)的立體幾何形狀。

薄片疊層制造技術原理示意圖36落粘催舅剮氮商涪瘸曬磨瞅案鎂騷礬咀欺資歪劃接我汽資棺立辭掃夫伐斜新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術（4）送粉裝置送粉裝置是激光近形成型制造系統(tǒng)中非常重要并具三、激光快速成型技術的重要應用

1．用于制造復雜形狀的零件

特別適合于在航天航空工業(yè)中制作大型帶加強筋的整體薄壁結構零件。

2．快速制造原型可以在極短的時間內設計制造出零件的原型，進行外觀、功能和運動上的考核，發(fā)現(xiàn)錯誤及時糾正，避免由于設計錯誤而帶來的工裝、模具等浪費。3．用于制造多種材料或非均質材料的零件4．用于制造活性金屬的零件由于激光快速成型制造能夠提供良好的工作氣氛環(huán)境，材料浪費少，所以可以用于加工活性金屬(如鈦、鎢、鎳等)及其他的特殊金屬。37箭挺淤愛蔓琢淘澄搜獎奄湯爐左候枚槳戈舷襯倆賜辯拴奏多剔戒呵清泉邑新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術三、激光快速成型技術的重要應用1．用于制造復雜形狀的零件5．用于小批量生產塑料制件6．用于制造各種模具或模型選擇性激光燒結技術在航空工業(yè)中最有發(fā)展前途的應用，就是快速制造精密鑄造中的陶瓷模殼和型芯。一、激光清洗技術10.7其它激光加工技術1.激光潔洗技術是指采用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、顆粒、銹斑或者涂層等附著物發(fā)生瞬間蒸發(fā)或者剝離、從而達到潔凈化的工藝過程。2.與普通的化學清洗法和機械清洗法相比．激光清洗具有如下特征：（1）它是一種完全的“干式”清洗過程，不需要使用清潔液或者其它化學溶液，是一種“綠色”清洗工藝，并且清潔度遠遠高于化學清洗工藝；

38絡閉驕壇龍玩梅間邁罩隧泥邢拿粵瘟敢盎坍梧胞硅再梗打轟毒虞姑皖俠嘩新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術5．用于小批量生產塑料制件6．用于制造各種模具或模型選擇（2）清洗的對象范圍很廣。（3）激光清洗適用于幾乎所有固體基材。（4）激光清洗可以方便地實現(xiàn)自動化操作，還可利用光纖將激光引入污染區(qū)，操作人員只需遠距離遙控操作、非常安全方便，這對于一些特殊的應用場合，如核反應堆冷凝管的除銹等，具有重要的意義。二、激光彎曲1.激光彎曲是一種柔性成形新技術，它利用激光加熱產生不均勻的溫度場誘發(fā)熱應力代替外力實現(xiàn)金屬板料的成形。2.用于船板的彎曲成形3.和火焰彎曲相比，它可以約束在一個非常小的范圍內，且可以自動化39放您梗翱島棋晴蔚合氦償扶擅甭勵余水且郴惜淫囚偉參紉萍哺愛綱津宗猿新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術（2）清洗的對象范圍很廣。（3）激光清洗適用于幾乎所有固體第十章1攔騎伎番僥織另丹桅慣興弓鑄肖晨鑲賢漱貉什突磁式炭棄份蔑耕吧銥漠薄新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術第十章1攔騎伎番僥織另丹桅慣興弓鑄肖晨鑲賢漱貉什突磁式炭棄10.1激光熱加工原理1.無論是哪一種激光加工的方法，都要將一定功率激光束聚焦于被加工物體上，使激光與物質相互作用。在不同激光參數下的各種加工的應用范圍如圖。一、激光熱加工原理各種參數條件下激光加工的可能應用和影響2渡娶纂紛恒鎮(zhèn)碾菏平歉艾蹄跳忠蝗坑評毯御程涎夜嚎類謬渭觸悉條互余火新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術10.1激光熱加工原理1.無論是哪一種激光加工的方法，都2.激光與材料的相互作用過程(1)材料對激光的吸收

激光熱加工時首先發(fā)生的是材料對激光能量的吸收。透入材料內部的光能主要對材料起加熱作用。不同材料對不同波長激光吸收率不同。假設材料表面反射率為R，則吸收率為

當激光由空氣垂直入射到平板材料上時，根據菲涅爾公式，反射率為(2)材料的加熱設入射激光束的光功率密度為qi，材料表面吸收的光功率密度為q0，則有3爬汗呢窘視酉吧蘸約佩凝煤袖傭譴臭孵鹿把悟諾摘斥贛頤鉚案試瑤陵汰吞新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2.激光與材料的相互作用過程(1)材料對激光的吸收激光激光從表面入射到材料內部深度為z處的光強一般將激光在材料內的穿透深度定義為光強降至I0/e時的深度，因而穿透深度為1/α

為了得到加熱階段的溫度分布，必須求解熱傳導微分方程。對于各向同性的均勻材料，激光加熱的熱傳導偏微分方程的一般形式為如果光功率的損耗全部變成熱量，則有從理論上講，根據加工時的各工藝參數以及初始條件，可以解出加工過程中激光照射區(qū)的溫度場分布。但實際上，熱傳導方程的求解十分困難.

α為吸收系數4計疾昌炮斧灤核僚暮本嫂裂培掐嗓乾埂振暗刃憐楚腔喂脈刨甥返蛛善獵裝新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術激光從表面入射到材料內部深度為z處的光強一般將激光在材料內簡化：如果半無限大（即物體厚度無限大）物體表面受到均勻的激光垂直照射加熱，被材料表面吸收的光功率密度不隨時間改變，而且光照時間足夠長，以至被吸收的能量、所產生的溫度、導熱和熱輻射之間達到動平衡，此時圓形激光光斑中心的溫度可以由下式確定

如果光照時間為有限長，考察點離開表面的距離也不為零，此時圓形激光光斑中心軸線上考察點的溫度為

進一步假設照射激光是高斯光束，且入射到表面上的光束有效半徑為，則激光光斑的功率密度可用離開中心的距離r表示為5伐白縮喂惕弧彥涪婁滾匙啥惟椰喉斯浴慫排續(xù)社匠誅曰劊劇墾蒂離胸陛遵新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術簡化：如果半無限大（即物體厚度無限大）物體表面受到均勻的激光持續(xù)加熱得到的光斑中心的溫度最大值為(3)材料的熔化與汽化激光功率密度過高，材料在表面汽化，不在深層熔化；激光功率密度過低，則能量會擴散到較大的體積內，使焦點處熔化的深度很小(4)激光等離子體屏蔽現(xiàn)象激光作用于靶表面，引發(fā)蒸汽，蒸汽繼續(xù)吸收激光能量，使溫度升高，最后在靶表面產生高溫高密度的等離子體。等離子體迅速向外膨脹，在此過程中繼續(xù)吸收入射激光，阻止激光到達靶面，切斷了激光與靶的能量耦合。6嘗籌辯摟菇嚎荷瑚墳幽六悠要辯頻印穩(wěn)殆挺盒蘭魔詭近孽渴污顱點左啼模新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術持續(xù)加熱得到的光斑中心的溫度最大值為(3)材料的熔化與汽如圖為等離子云變化的過程10.2激光表面改性技術1.激光淬火技術，又稱激光相變硬化，它利用聚焦后的激光束照射到鋼鐵材料表面，使其溫度迅速升到相變點以上。當激光移開后，由于仍處于低溫的內層材料的快速導熱作用，使表層快速冷卻到馬氏體相變點以下，獲得淬硬層。

一、激光淬火技術的原理與應用7慢棘謅號胚芳迸番牧敬貼峪棍愧闡鍍夢瑟咯瞥椽搶材氖鋅郝我托撐鷹憾甲新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術如圖為等離子云變化的過程10.2激光表面改性技術1.激光淬2.如圖為一臺柔性激光加工系統(tǒng)的示意圖。它通過五維運動的工作頭把激光照射到被加工的表面，在計算機控制下直接掃描被加工表面完成激光淬火。柔性激光加工系統(tǒng)示意圖3.激光淬火可以使工件表層0.1到1.0mm范圍內的組織結構和性能發(fā)生明顯變化。如圖為45鋼表面激光淬火區(qū)橫截面金相組織圖鋼表面激光淬火區(qū)橫截面金相組織圖8冶駝木監(jiān)芹賒育柬渣袍出兒撿慫謙晝裂瞄葫肄港搞贓剿柑淆盧扎半哼閏懲新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2.如圖為一臺柔性激光加工系統(tǒng)的示意圖。它通過五維運動的工作4.如圖為該淬火區(qū)顯微硬度沿深度方向的分布曲線5.依據激光器的特點不同，激光淬火可分為CO2激光淬火和YAG激光淬火。但兩者中影響淬硬性能的主要因素基本相同。材料成分：是通過材料的淬硬性和淬透性來影響激光淬硬層深度與硬度的。一般說來，隨著鋼中含碳量的增加，淬火后馬氏體的含量也增加，激光淬硬層的顯微硬度也就越高?；暮剂颗c激光淬火層顯微硬度的關系9年現(xiàn)艇蛻偽弛駒茵傈哥遂甥銅剝芬蒸稀押蛆隨丘秦鐮對膜苫敝逾碉掩茬垢新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術4.如圖為該淬火區(qū)顯微硬度沿深度方向的分布曲線5.依據激光器2)激光工藝參數：激光淬火層的寬度主要決定于光斑直徑；淬硬層深度由激光功率、光斑直徑和掃描速度共同決定；描述激光淬火的另一個重要工藝參數為功率密度，即單位面積注入工件表面的激光功率。為了使材料表面不熔化，激光淬火的功率密度通常低于104W／cm2，一般為1000-6000W／cm2。3)表面預處理狀態(tài)：一是表面組織淮備，即通過調質處理等手段使鋼鐵材料表面具有較細的表面組織，以便保證激光淬火時組織與性能的均勻、穩(wěn)定。原始組織及掃描速度對激光淬硬層深度的影響二是表面“黑化”處理，以便提高鋼鐵表面對激光束的吸收率。10鉤蚜藤和禾惡甫刨咨冒輿業(yè)淡寸川孫壤椒檢仰委爸潰漏級哨駭咀節(jié)缸靡靜新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2)激光工藝參數：激光淬火層的寬度主要決定于光斑直徑；淬硬二、激光表面熔凝技術1.用激光束將表面熔化而不加任何合金元素，以達到表面組織改善的目的。與激光淬火工藝相比，激光熔凝處理的關鍵是使材料表面經歷了一個快速熔化一凝固過程，所獲得的熔凝層為鑄態(tài)組織。工件橫截面沿深度方向的組織依次為：熔凝層、相變硬化層、熱影響區(qū)和基材，如圖。

激光熔凝處理后橫截面組織示意圖2.如下圖給出了激光熔凝處理后，T10鋼表面顯微硬度沿深度方向的分布。T10鋼激光熔凝層顯微硬度沿淬硬層深度的分布11屬古迷披打刻慫避母弓鍵喚扔甕順甭噴雹聾謅灶屹淌褐污賭鰓垛灑銷夕擊新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術二、激光表面熔凝技術1.用激光束將表面熔化而不加任何合金元三、激光熔覆技術1.激光熔覆(LaserCladding)技術亦稱激光包覆、激光涂覆、激光熔敷，是一種新的表面改性技術。它通過在基材表面添加熔覆材料，利用高功率密度的激光束使之與基材表面一起熔凝的方法，在基材表面形成與其為冶金結合的添料熔覆層，以改善其表面性能的工藝。

2.激光熔覆技術具有的優(yōu)點3.激光熔覆工藝依據材料的添加方式不同，分為預置涂層法和同步送料法。4.同步送料法指在激光束照射基材的同時，將待熔覆的材料送入激光熔池，經熔融、冷凝后形成熔覆層的工藝過程。激光熔覆材料包括金屬、陶瓷或者金屬陶瓷，材料的形式可以是粉末、絲材或者板材，工藝過程如圖。12絢贈饋岡蛔肝脆前撼苔邊唾橇佬貳蔭霹梧目惰磊長瓦蛆節(jié)速鏡影伎晶氫凈新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術三、激光熔覆技術1.激光熔覆(LaserCladding同步送料法激光熔覆示意圖5.評價激光熔覆層質量的主要指標為：熔覆層厚度、寬度、形狀系數(寬度／厚度)、稀釋率、硬度及其沿深度分布、基板的熱影響區(qū)深度及變形程度等。熔覆層的截面示意圖6.激光熔覆層的寬度主要決定于光斑直徑；而激光熔覆層的厚度與送粉量、掃描速度、功率密度等參數密切相關。13俠劊碳徊日垮始歇剩留摟樸族逾歉練享熄縣竣賬奏僳豫鞋運澄彎吳贈摳饒新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術同步送料法激光熔覆示意圖5.評價激光熔覆層質量的主要指標為：7.常用激光熔覆材料包括鎳基、鐵基、鈷基、銅基自熔合金以及上述合金與碳化物(WC、TiC、SiC等)顆粒組成的金屬陶瓷復合粉末、Al203、ZrO2等陶瓷材料。常用的基材包括鋼鐵、鋁合金、銅合金、鎳合金和鈦合金等。1.激光打孔原理：激光打孔機的基本結構包括激光器、加工頭、冷卻系統(tǒng)、數控裝置和操作面盤。加工頭將激光束聚焦在材料上需加工孔的位置，適當選擇各加工參數，激光器發(fā)出光脈沖就可以加工出需要的孔。一、激光打孔10.3激光去除材料技術激光打孔機的基本結構示意圖14彈診逆姬繕幀仇衣瘍鈾燼毒廠緝聳瓤掩且拴膿敘修膩慎言吃坍碑棕問戀砍新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術7.常用激光熔覆材料包括鎳基、鐵基、鈷基、銅基自熔合金以及上2.激光打孔時材料的去除主要與激光作用區(qū)內物質的破壞及破壞產物的運動有關。嚴格分析激光打孔的成因需要解決激光打孔時產生的蒸氣和粘性液體沿孔壁流動的動力學問題，這里只根據一些實驗關系，建立一個唯象的描述對激光打孔的激光束幾何參數和總能量與孔的深度和孔徑之間的關系進行估算如圖為激光打孔原理簡圖激光打孔幾何原理簡圖

如果在t時刻孔的底面半徑為r(t)，孔深為h(t)，則有

考慮材料從孔底蒸發(fā)，而熔化的液體從孔壁流走，t時刻的能量守恒方程為15槍鈞動隙駿沼金眠幌鉚彈耕衡豬世守公釁真肚耳股輿勸殖保述疑逼慫符鉛新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2.激光打孔時材料的去除主要與激光作用區(qū)內物質的破壞及破壞產當時，可以近似解出用激光加工的總能量表示的孔深度和孔徑為3.

激光打孔工藝參數的影響※脈沖寬度對打孔的影響：脈沖寬度對打孔深度、孔徑、孔形的影響較大。窄脈沖能夠得到較深而且較大的孔；寬脈沖不僅使孔深度、孔徑變小，而且使孔的表面粗糙度變大，尺寸精度下降。16柯嫉暴逃澗殖噪藏察姨卉湛耗駒便賦靜庇酒凋瞇特者鷗姜磕超午籠洲捅內新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術當時，可以近似解出用激光加工的總能量※激光打孔中離焦量對打孔的影響當激光聚焦于材料上表面時，打出的孔比較深，錐度較小。在焦點處于表面下某一位置時相同條件下打出的孔最深；而過分的入焦和離焦都會使得激光功率密度大大降低，以至打成盲孔。離焦量對打孔質量的影響17諺唁鴕灌省詛綻摳要根斤錘蘭茨鐐到癌筒鴦攆毅泰諜些讓憲終虎首皇禮鉤新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術※激光打孔中離焦量對打孔的影響當激光聚焦于材料上表※被加工材料對打孔的影響※脈沖激光的重復頻率對打孔的影響用調Q方法取得巨脈沖時，脈沖的平均功率基本不變，脈寬也不變，重復頻率越高，脈沖的峰值功率越小，單脈沖的能量也越小。這樣打出的孔深度要減小。

材料對激光的吸收率直接影響到打孔的效率。由于不同材料對不同激光波長有不同的吸收率，必須根據所加工的材料性質選擇激光器。

4.應用實例：用激光加工系統(tǒng)打薄板篩孔

薄板打孔效果圖18余橡淺違僑糙耽瓷芒圍氏絞襄墓摩竣醚柑伏那如庇綿虞買制嘲拍攪癟市乓新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術※被加工材料對打孔的影響※脈沖激光的重復頻率對打孔的影響二、激光切割1.激光切割的原理與特點切割過程中激光光束聚焦成很小的光點（最小直徑可小于0.1mm）使焦點處達到很高功率密度（可超過106W/cm2）。如圖為激光切割頭的結構，除了透鏡以外它還有一個噴出輔助氣體流的同軸噴嘴。

2.激光切割的特點3.激光切割分類及其機理激光切割頭的結構示意圖※汽化切割:工件在激光作用下快速加熱至沸點，部分材料化作蒸汽逸去，部分材料為噴出物從切割縫底部吹走。這種切割機制所需激光功率密度一般為108Ｗ/cm2左右，是無熔化材料的切割方式。

19寶第陷寡拿瞞領宅洋陷楚站纂雕贊酮稈氖藕楊傷愉速昭虧半條瀝淀甥哪邱新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術二、激光切割1.激光切割的原理與特點切割過程中※熔化切割:激光將工件加熱至熔化狀態(tài)，與光束同軸的氬、氦、氮等輔助氣流將熔化材料從切縫中吹掉。熔化切割所需的激光功率密度一般為107Ｗ/cm2左右?！踔刍懈?金屬被激光迅速加熱至燃點以上，與氧發(fā)生劇烈的氧化反應（即燃燒），放出大量的熱，又加熱下一層金屬，金屬被繼續(xù)氧化，并借助氣體壓力將氧化物從切縫中吹掉。

4.激光切割的工藝參數及其規(guī)律

※激光功率:

激光切割時所需功率的大小，是由材料性質和切割機理決定的。

※切割速度:在一定功率條件下，板厚越大，切割速度越小。切割速度對切口表面粗糙度也有較大影響。

20擅跳恍親丙稗創(chuàng)擾于漫聲烤懲煎嬸幾遙忱印鉻繳舞雨征犯蟬載羔啄揚否債新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術※熔化切割:激光將工件加熱至熔化狀態(tài)，與光※氧助熔化切※噴嘴：噴嘴是影響激光切割質量和效率的—個重要部件。激光切割一般采用同軸(氣流與光軸同心)噴嘴，噴嘴出口直徑大小應依據板厚加以選擇。另外，噴嘴到工件表面的距離對切割質量也有較大影響，為了保證切割過程穩(wěn)定，這個距離必須保持不變?！鶜怏w的壓力：在功率和切割材料板厚一定時，有一最佳切割氣體流量，這時切割速度最快。隨著激光功率的增加，切割氣體的最佳流量是增大的?！馐|量、透鏡焦距和離焦量：激光器輸出光束的模式為基橫模時對激光切割最為有利。光斑大小與聚焦透鏡的焦距成正比。短焦距的透鏡雖然可以得到較小光斑，但焦深很小。離焦量對切割速度和切割深度影響較大，切割過程中必須保持不變，一般離焦量選用負值，即焦點位置置于切割板面下面某一點。21疏熄醇憫恐實粉兩排排星焦星較杜濤蜜船醉婿偉穆鍘拿鐘混皆幾劣衡幀威新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術※噴嘴：噴嘴是影響激光切割質量和效率的—個重要部件。激光切5.工業(yè)材料的激光切割

※金屬材料的激光切割:二氧化碳激光器成功的用于許多金屬的切割實踐；利用氧助熔化切割方法切割碳鋼板的切縫可控制在滿意的寬度范圍內；大多數合金結構鋼和合金工具鋼都能夠用激光切割方法得到良好的切邊質量；鋁及鋁合金不能用氧助熔化切割而要熔化切割機制；飛機制造業(yè)常用的鈦及鈦合金采用空氣作為輔助氣體比較穩(wěn)妥，可以確保切割質量；大多數鎳基合金也可實施氧助熔化切割；銅及銅合金反射率太高，基本上不能用10.6μ的二氧化碳激光進行切割。

22熊鍛豪疏堿晌沸狹聊寒澗茹粕紐僵韶淪陽前氏依劊惱治亞哎址宴八語洶煉新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術5.工業(yè)材料的激光切割※金屬材料的激光切割:二氧化碳激光※非金屬材料的激光切割：塑料、橡膠、木材、紙制品、皮革、天然織物及其它有機材料都可以用激光進行切割，但是木材的厚度需有所限制。無機材料中石英和陶瓷可以用激光進行切割，后者宜用控制斷裂切割且不可使用高功率。玻璃和石頭一般不宜用激光切割。

1.激光焊接是一種材料連接，主要是金屬材料之間連接的技術。它和傳統(tǒng)的焊接技術一樣，通過將材料連接區(qū)的部分熔化而將兩個零件或部件連接起來。

10.4激光焊接23搪寨怎豎柄扇氫銀屯蹲脊目操靜吱跺紅寄躺筆宙破翹勤氯輯年炙億辰盤做新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術※非金屬材料的激光切割：塑料、橡膠、木材、1.激光焊接是一2.激光焊接相對于傳統(tǒng)方式的優(yōu)點：

1）用激光很容易對一些普通焊接技術難以加工的如脆性大、硬度高或柔軟性強的材料實施焊接。

2）在激光焊接過程中無機械接觸,易保證焊接部位不因熱壓縮而發(fā)生變形

3）激光束易于控制的特點使得焊接工作能夠更方便的實現(xiàn)自動化和智能化。

陰極芯的激光焊接設備原理圖1:光束分束器；2:聚焦透鏡；3：陰極芯3.一種顯象管陰極芯的激光焊接設備原理

24霄蛾客婦鈴茸霜唾拌淘危竿羊奴藉韻鎢冗豁過涪穗杜午蟻婚蛻歌題盅詐肘新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2.激光焊接相對于傳統(tǒng)方式的優(yōu)點：1）用激光很容易對一些普4.激光焊接主要有熱導焊和深熔焊兩種。熱導焊采用的激光功率為105w/cm2左右，是靠熱傳導進行焊接的，焊縫深度小于2.5mm，焊縫的深寬比最大為3：1。深熔焊采用的功率密度在106~107w/cm2之間，焊縫的深寬比最大可達12：1

一、激光熱導焊1.激光熱導焊熱導焊時，激光輻射能量作用于材料表面，激光輻射能在表面轉化為熱量。表面熱量通過熱傳導向內部擴散，使材料熔化，在兩材料連接區(qū)的部分形成溶池。溶池隨著激光束一道向前運動，溶池中的熔融金屬并不會向前運動。在激光束向前運動后，溶池中的熔融金屬隨之凝固，形成連接兩塊材料的焊縫。25鞋血貓汲沛兼角際撮桂廉慰筐重憶杯炳芝妻弘琺埂刺良啃辣椰亨拘梯村屆新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術4.激光焊接主要有熱導焊和深熔焊兩種。熱導焊采用的激光功率2.激光熱導焊的工藝及部分參數※激光熱導焊的連接形式：片狀工件的焊接形式有對焊、端焊、中心穿透熔化焊等※激光功率密度：如激光功率密度低則熔深淺、焊接速度慢。如圖是熱導焊接不銹鋼時熔化深度、掃描速度與激光功率密度的關系激光熱導焊焊接不銹鋼時功率與焊接速度、熔化深度的關系26順湯涼郵乃柿澡各肋仿簡擊徒甩舟慫問薦為噎塞是脈烏魂故琵妙噪拳秋敏新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2.激光熱導焊的工藝及部分參數※激光熱導焊的連接形式：片※離焦量對焊接質量的影響：因為焦點處激光光斑中心的光功率密度過高，激光熱導焊通常需要一定的離焦量，使得光功率分布相對均勻。離焦方式有兩種，焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負離焦。在實際應用中，要求熔深較大時采用負離焦，焊接薄材料時宜用正離焦。此外離焦量還直接影響到焊逢的寬度。

※脈沖激光熱導焊的脈沖波形：激光熱導焊也可以用脈沖激光來完成，其脈沖波形對于焊接質量也有很大的影響。焊接銅、鋁、金、銀等高反射率的材料，為了突破高反射率的屏障，使金屬瞬間熔化把反射率降低下來，實現(xiàn)后續(xù)的熱導焊過程，需要脈沖帶有一個前置的尖峰。而對于鐵、鎳、鉬鈦等黑色金屬，表面反射率較低，應采用較為平坦或平頂的波形。27蔚翹兩毒笑吐蛤罵膿偉糠蚤脹作娩抨麻啥冀二撒賞弓喪緘妊部靡堿獰疾些新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術※離焦量對焊接質量的影響：因為焦點處激光※脈沖激光熱導焊※脈沖激光熱導焊的脈沖寬度：脈沖寬度影響到焊接熔深，熱影響區(qū)的寬度等焊接的質量要求。脈寬時間長，焊接熔深熱影響區(qū)都大，反之則小。因此，要根據激光功率的大小，要求的焊接熔深和熱影響區(qū)的寬度大小來適當選擇脈沖寬度。二、激光深熔焊1.

激光深熔焊的原理當激光功率密度達到106—107W／cm2時，功率輸入遠大于熱傳導、對流及輻射散熱的速率，材料表面發(fā)生汽化而形成匙孔，孔內金屬蒸汽壓力與四周液體的靜力和表面張力形成動態(tài)平衡，激光可以通過孔中直射到孔底。

28您由狗牡蚤盼人捻淫輸搐坍猾障喜松吃旨鉤些慌燃稀振箋疵弄姿圭憚肌齡新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術※脈沖激光熱導焊的脈沖寬度：脈沖寬度影響二、激光深熔焊1.2.

激光深熔焊工藝參數※臨界功率密度：深熔焊時，功率密度必須大于某一數值，才能引起小孔效應。這一數值，稱為臨界功率密度。不同材料具有不同的臨界功率密度的大小。因此決定了各種材料進行激光深熔焊的難易程度。

※

激光深熔焊的熔深：激光深熔焊熔深與激光輸出功率密度密切相關，也是功率和光斑直徑的函數。在一定的激光功率下，提高焊接速度，熱輸入下降，焊接熔深減少。對于給定的激光功率等條件，存在一維持深熔焊接的最小焊接速度。

29超喀枚妻湊齡遼競法法部譽仆殘扁蝦拄忿潤鯨堤裹使膘礦斬新書蠱芒鼎壬新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2.激光深熔焊工藝參數※臨界功率密度：深熔焊時，功率密度3.激光焊接過程中的幾種效應(1)深熔焊焊接過程中的等離子體（2）壁聚焦效應（3）凈化效應1.快速成型技術的基本工作原理是離散、堆積。

一、激光快速成型技術的原理及主要優(yōu)點10.5激光快速成型技術30習臥廣式太召櫥澆涼幢握淪股戀苛冤翼沸南輕篙你隸司巢泅丈說攤檢菏閱新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術3.激光焊接過程中的幾種效應(1)深熔焊焊接過程中的等2.由于快速成型技術(包括激光快速成型技術)僅在需要增加材料的地方加上材料，所以從設計到制造自動化，從知識獲取到計算機處理，從計劃到接口、通訊等方面來看，非常適合于CIM、CAD及CAM，同傳統(tǒng)的制造方法相比較，顯示出諸多優(yōu)點。

快速性、適合成型復雜零件、高度柔性、高度集成化二、激光快速成型技術1．立體光造型技術

立體光造型技術的原理示意圖立體光造型技術的原理如圖，是典型的逐層制造法。31鳳禿填哮松齋辮凡同黨巍等迭下逢貍汰呢既歉壘寡彌幅賺帛煎炔絲墊鄙熙新激光ppt課件第十章激光加工技術新激光ppt課件第十章激光加工技術2.由于快速成型技術(包括激光快速成型技術)僅快速性、適合成選擇性激光燒結技術基本原理示意圖2．選擇性激光燒結技術選擇性激光燒結技術與立體光造型技