激光加工技术

中国儿童资源网

激光加工技术

  激光钻孔机

  在激光钻孔机问世之前,对各种机械零件钻孔靠的是电动钻孔机或机床。但机械钻孔不仅效率低,而且钻出的孔洞表面不够光洁。

  激光钻孔的原理,是利用激光束聚焦使金属表面焦点温度迅速上升,温升可达每秒100万度。当热量尚未发散之前,光束就烧熔金属,直至汽化,留下一个个小孔。激光钻孔不受加工材料的硬度和脆性的限制,而且钻孔速度异常快,快到可以在几千分之一秒,乃至几百万分之一秒内钻出小孔。

  比如,如果需要在金属薄板上钻出几百个连人眼都难以察觉出来的微孔,用电动钻孔机显然是不能胜任的,但用激光钻孔机却能在1~2秒钟内全部完成。如果用放大镜对这些微孔作一番细查的话,可发现微孔表面十分整齐光洁。

  激光钻孔还可用来加工手表钻石。它每秒钟可以钻20~30个孔,比机械加工效率高几百倍,而且质量高。同时,激光钻也与下面我们就要讲到的激光切割一样,加工过程是非接触式的,即不像机械加工那样靠钢钻头逐渐钻透金属材料。因此,激光操作可以在自动连接加工,或者在超净、真空的特殊环境中发挥作用。

  与激光钻孔机堪称兄弟的是激光切割机和激光焊接机。

  激光切割机

  知道了激光钻孔的原理,就容易理解激光为什么可以切割金属材料了:只要移动工件或者移动激光束,使钻出的孔洞连边成线,就自然能将材料切割下来了。而且,不论是什么样的材料,如钢板、钛板、陶瓷、石英、橡胶、塑料、皮革、化纤、木材等,激光都像一柄削铁如泥的光剑,而且,切割的边缘非常光洁。

  激光焊接机

  激光之所以能用来焊接,是因为它的功率密度很高。所谓功率密度高,是指在每平方厘米面积上能集中极高的能量。激光的功率密度有多高呢?我们可以作个比较:工厂里通常用于焊接的乙炔火焰能将两块钢板焊在一起,这种火焰的功率密度可以达到每平方厘米1000瓦;氩弧焊设备的功率密度还要高,可以达到每平方厘米10000瓦。但这两种焊接火焰根本无法与激光相比,因为激光的功率密度不仅可以焊接一般的金属材料,还可以焊接又硬又脆的陶瓷。不小心打破碗碟,也用不着惋惜,只要用激光焊接机就可以重新将破片焊好,甚至连疤痕也难以发现呢!

  激光淬火

  说到淬火这个名词,你们不一定熟悉,但淬过火的材料却并不少见。比如,日常使用的切菜刀,刀刃处就淬过火,因为淬火可以大大提高金属材料的硬度。

  传统的淬火方法十分简单,先将刀刃烧红,然后骤然浸到冷水里,经过这一热一冷的处理,刀刃的硬度就大为提高。不过,效果不一定理想。

  激光淬火,是用激光扫描刀具或零件中需要淬火的部分,使被扫描区域的温度升高,而未被扫描到的部位仍维持常温。由于金属散热快,激光束刚扫过,这部分的温度就急骤下降。降温越快,硬度也就越高。如果再对扫描过的部位喷射速冷剂,就能获得远比普通淬火要理想得多的硬度。