激光加工的技術(shù)發(fā)展趨勢

1．優(yōu)化激光工作參數(shù)。建立加工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫

通過控制激光照射的能量密度和照射時間可以實現(xiàn)多種類型的加工，例如激光打孔和切割等以去陳金屬為目的，利用的是金屬的蒸發(fā)現(xiàn)象，同時為了保證加工精度，又要求照射時間能使加工部位快速蒸發(fā)，又能防止加工部位以外的金屬不致因傳熱引起升溫或熔化；激光焊接時，要求在不致發(fā)生熱變形的短時間內(nèi)，使焊接部位的溫度盡可能超過金屬熔化溫度而又不到金屬蒸發(fā)溫度；激光淬火時，又要求溫度控制在金屬相變點以上，熔點以下的范圍內(nèi)，圖1示出不同加工方法所需的激光能量密度和照射時間。為了充分發(fā)揮激光加工的優(yōu)點，需針對不同加工對象和加工類型進(jìn)一步優(yōu)化激光工作參數(shù)，以便能獲得高的效率和加工質(zhì)量。

2．發(fā)展激光多工位分時綜合加工

根據(jù)激光加工的特點，利用同一激光電源，通過靈活地控制能量密度和照射時間，在不同工位上分時實現(xiàn)多種方式加工，使一些工件的切割、打孔、刻劃、焊接和表面處理等可在一臺設(shè)備上集成地進(jìn)行綜合加工。

3. 研究大功率、高壽命和小型化的微光裝置

提高激光功率需解決以下一系列問題如：

l）研制適用于大功率激光的光學(xué)器件材料。由于大功率激光束透過的窗口材料和透鏡等光學(xué)器件時，它們要承受高壓的擊穿力，并因吸收激光使溫度上升而引起破壞。因此應(yīng)根據(jù)不同的激光波長研制適用的光學(xué)器件材料。

2）提高電源的穩(wěn)定性和壽命，對于CO2氣體激光要解決大功率激光器的放電穩(wěn)定性；對于YAG固體激光器要研制大容量、長壽命的光泵激勵光源，如采用半導(dǎo)體光泵可使能量效率大幅度地增長。

3）大功率激光裝置的小型化。同軸型CO2激光器結(jié)構(gòu)簡單，增益大而均勻，放電穩(wěn)定，為了加大輸出功率需增大長度，雖可對激光管采用折疊式和應(yīng)用高速鼓風(fēng)機(jī)來加速氣流進(jìn)行改善，但功率增大仍受限制。

雙軸直交型增大了放電截面積，可以采用折疊式射束通道使外型縮小，但需超高速送風(fēng)（50～15Om/s）的鼓風(fēng)機(jī)，并要求反射鏡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和防止光損失等。

三軸直變型的最大特點是整個裝置小型緊湊，可將氣體密封運轉(zhuǎn)，用它發(fā)展大功率激光器有很強(qiáng)的實用性。圖2所示為美國研制的三軸直交型CO2氣體激光器，其也極位置比較合理。缺點是要求在高壓氣體中才獲得穩(wěn)定放電,共振器的光學(xué)元件要耐受高壓。因此研制小型緊湊、可靠性高而又經(jīng)濟(jì)的激光器是發(fā)展大功率激光加工的一個技術(shù)關(guān)鍵。
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