從原理上說(shuō),
激光能適應(yīng)任何材料的加工制造,尤其在一些有特殊精度和要求、特別場(chǎng)合和特種材料的加工制造方面起著無(wú)可替代的作用。本文綜合評(píng)述了激光制造系統(tǒng)的發(fā)展以及激光制造技術(shù)在現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中的地位。在分析國(guó)外研究動(dòng)向的基礎(chǔ)上,指出激光制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)將重點(diǎn)定位在微結(jié)構(gòu)、微刻蝕、微工具以及多功能性微技術(shù)、微工程的研究與開(kāi)發(fā)上。可以預(yù)測(cè),三維微納尺度的激光微制造技術(shù)必將成為新世紀(jì)的主流制造技術(shù)。
@F%_{6h @8xa"Dc 前 言
Ve\=By-a| Z=\wI:TY1 自1960年第一臺(tái)
激光器問(wèn)世以來(lái),激光的研究及其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展。其高相干性在高精密測(cè)量、物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析、信息存儲(chǔ)及通信等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。激光的高單色性,可在光化學(xué)領(lǐng)域?qū)σ恍┫嗑嗪芙哪芗?jí)作選擇激發(fā),進(jìn)行重金屬的同位素分離;激光的高方向性和高亮度可廣泛應(yīng)用于加工制造業(yè)(大到航天器、飛機(jī)、汽車工業(yè),小到微電子、信息、生物細(xì)胞分離等微技術(shù))。隨著激光器件、新型受激輻射
光源,以及相應(yīng)工藝的不斷革新與優(yōu)化,尤其是近20年來(lái),激光制造技術(shù)已滲入到諸多高新技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè),并開(kāi)始取代或改造某些傳統(tǒng)的加工行業(yè)。(剖析主流資金真實(shí)目的,發(fā)現(xiàn)最佳獲利機(jī)會(huì)!)
H@!kgaNF Wo8.tu-2 激光制造技術(shù)包含兩方面的內(nèi)容,一是制造激光光源的技術(shù),二是利用激光作為工具的制造技術(shù)。前者為制造業(yè)提供性能優(yōu)良、穩(wěn)定可靠的激光器以及加工系統(tǒng),后者利用前者進(jìn)行各種加工和制造,為激光系統(tǒng)的不斷發(fā)展提供廣闊的應(yīng)用空間。兩者是激光制造技術(shù)中不可或缺的環(huán)節(jié),不可偏廢。激光制造技術(shù)具有許多傳統(tǒng)制造技術(shù)所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì),是一種符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的綠色制造技術(shù)。例如,材料浪費(fèi)少,在大規(guī)模生產(chǎn)中制造成本低;根據(jù)生產(chǎn)流程進(jìn)行編程控制(自動(dòng)化),在大規(guī)模制造中生產(chǎn)效率高;可接近或達(dá)到“冷”加工狀態(tài),實(shí)現(xiàn)常規(guī)技術(shù)不能執(zhí)行的高精密制造;對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng),且不受電磁干擾,對(duì)制造工具和生產(chǎn)環(huán)境的要求低;噪聲低,不產(chǎn)生任何有害的射線與殘剩,生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境的污染小等等。因此,為適應(yīng)21世紀(jì)高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、滿足宏觀與微觀制造的需要,研究和開(kāi)發(fā)高性能光源勢(shì)在必行。目前正在積極研制超紫外、超短脈沖、超大功率、高光束質(zhì)量等特征的激光,尤其是能適應(yīng)微制造技術(shù)要求的激光光源更是倍受關(guān)注,并已形成國(guó)際性競(jìng)爭(zhēng)?梢灶A(yù)言,激光制造技術(shù)必將以其無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)成為21世紀(jì)迅速普及的高新技術(shù)。
@2Ca]2,4 8WvQ[cd 1 激光制造系統(tǒng)發(fā)展
tOf18V{a }iCcXZ&5^ 用于制造業(yè)中的激光系統(tǒng)即激光制造系統(tǒng),一般由激光器、激光傳輸系統(tǒng)、激光聚焦系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、傳感與檢測(cè)系統(tǒng)組成,其核心為激光器。
0-a[[hL? Y<oDv`aZ0 激光作為熱源或光源(能量)是激光制造中的“刀具”或“工具”。該“刀具”或“工具”的質(zhì)量直接影響著加工制造的結(jié)果。激光光束質(zhì)量的好壞可以采用光束遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角、光束聚焦特征參數(shù)值Kf和衍射極限倍因子M2(M)或光束傳輸因子K值來(lái)表示。對(duì)小功率激光器,工作物質(zhì)均勻穩(wěn)定,一般可以實(shí)現(xiàn)基模輸出,其光束橫截面能量分布為高斯分布,且在傳輸過(guò)程中保持不變,光束質(zhì)量較好;對(duì)于大功率激光器,一般不易得到基模輸出,輸出的往往為多模激光束,激光光束質(zhì)量變差(如圖1)。目前工業(yè)上常用的大功率激光器有CO2激光器和YAG激光器兩種。大功率激光器的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域很廣,激光切割、激光焊接都需要優(yōu)良的光束質(zhì)量,而追求高光束質(zhì)量的大功率激光是工業(yè)用激光器不斷發(fā)展的目標(biāo)。
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