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激光技术总结与分析

  2020-10-21         Chris         7928

激光被称为“受激发射光放大”。光或电的激发下,原子中的电子吸收光电能源和从低能级向高能级,然后回落到低能级从高能级,释放能量以光子的形式,和发光阶段,频率、方向和其他光学特征是

   激光被称为“受激发射光放大”。光或电的激发下,原子中的电子吸收光电能源和从低能级向高能级,然后回落到低能级从高能级,释放能量以光子的形式,和发光阶段,频率、方向和其他光学特征是高度一致的。

激光有很多光源没有的特性:

   1. 激光束的散度很小,几乎是平行的,所以激光的方向性很好。

   2. 这种激光非常明亮,可以照射远距离的物体。由于激光是有方向性的,光子大多集中在一个小范围内发射,所以激光的能量密度极高。

   3.激光的波长分布范围很窄,因此具有良好的单色性和极纯的色彩。

  4. 高一致性的光学特性使激光束之间具有良好的相干性。

   激光最典型的应用是激光加工,激光加工可以分为冷加工和热加工。激光后专注于表面的金属或非金属材料通过镜头和其他聚焦系统,使用高能激光瞬间加热材料超高温度,以便辐照材料融化或蒸发的一部分修改或删除的材料。这种基于光热效应的加工称为“热加工”。当特定波长的高能激光束照射在聚合物等材料上时,光子就能启动或控制光化学反应,这一过程被称为光化学处理或“冷处理”。光化学处理主要用于光化学沉积、激光蚀刻和激光照相排版。其中,热加工应用最为广泛。


   激光加工是无接触的,不会产生摩擦阻力和工件表面的工具,不会直接影响工件,几乎不会发生变形的工件,且激光是对局部进行加工,所以影响很小的一部分,加工高速、高效、高精度加工。激光加工技术是光学和机电技术的结合,激光束的运动速度、功率密度和方向可调,便于与数控系统配合加工复杂工件,从而实现不同级别和不同范围的应用。

 


以下是各种激光技术的总结:
1)激光模切技术

   激光模切技术是一种激光聚焦后,根据软件中设计的工件图案,直接在材料表面完成模切或压痕效果的切割方法。激光模切技术具有切割精度高、粗糙度低、加工时间短、生产效率高等特点。由于不需要替换模切版,还可以实现不同格式工件之间的快速转换,从而节省了传统模切版的调整时间,特别适合于薄、异形工件的加工。一个典型的激光模切系统应包括一个激光、一个扫描系统、一个控制系统、一个冷却系统、一个惰性气体保护室、一个废物清除系统和一个反馈系统。

2)激光雕刻技术

   主要组件激光雕刻机、激光、光系统,工作台、控制面板、水冷却系统。作为非金属材料的主要加工,激光雕刻和模切往往选用CO2激光。为了实现高速的点阵雕刻和适量的雕刻,激光雕刻大多采用电流计导光系统。

激光雕刻有以下三种方式:

   1.切割、雕刻。首先将图形信息分解为无数条切割线,然后用激光对这些线进行切割,最后得到切割线所代表的图像和文本。

   2.模具雕刻。去掉图案的图片和文字部分,保持图案的外部部分不变。凹雕刻有两种,一种是把每一个点上的文本和文本具有相同的强度,主要由轮廓来反映文本和文本信息;其次,根据光与影的对比的图片和文字,图片和文本的黑暗部分应切除,而明亮的部分应该切除更少,甚至没有。

   3.打孔雕刻。去除图文部分,保持原图文部分,各点切割强度必须相同。这种雕刻方法更适合表达图形的轮廓。

3)激光焊接技术

    激光焊接技术主要用于金属和塑料制品的焊接。过去的金属焊接大多采用电阻焊技术,但电阻焊存在功耗大、热影响面积大、界面难看、可焊材料厚度有限等问题,因此激光焊接技术得到了越来越广泛的应用。激光焊接金属的作用机理是用激光辐射金属表面,通过激光与金属的耦合作用,被焊接的部分会在很短的时间内熔化甚至蒸发,然后冷却、凝固、结晶形成焊缝。

激光焊接可分为两种类型:热传导焊接和深熔焊:
 1.热传导焊的激光功率密度较低,辐射能只作用于金属表面,材料的下层由于热传导而熔化。
2.深熔焊会产生小孔效应,即当输入的激光能量很大,远远超过传导和散热率时,辐照区会在很短的时间内气化,形成小孔。孔内的压力形成动平衡,梁可以直接照射孔底。洞吸收所有的能量注入洞和融化的金属在孔壁,从而形成一个特别狭窄和深焊缝。另外,改变焊接参数会使焊缝深度发生较大的变化,因此实际采用的深熔焊较多。

4)激光打标技术

激光打标是应用最广泛的激光加工技术之一。其机理是通过对工件的局部激光照射,使表面材料瞬间熔化、蒸发或变色,从而留下永久性的字符和图案痕迹。工件表面激光打标不产生腐蚀,和不会影响原来的生产压力后加工精度,因此,激光标记技术应用范围很广,打底层的原理、系统组成不同的材料基本上都是相同的,只有实验找到最合适的参数设置为每个材料不同的材料可以通过激光打标完成。  

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