激光制造行业是如何进行分类的?各有什么特点?

1.激光制造分类

从激光原理可知,激光具有单色性好、相干性好、方向性好、亮度高等四大特性,俗称三好一高。

激光宏观制造技术可以分为激光常规制造和激光增材制造两个大类,激光宏观制造技 术主要利用了激光的高亮度和方向性好两个特点。

1)激光常规制造

(1) 基本原理:把具有足够亮度的激光光束聚焦后照射到被加工材料上的指定部位,被 加工材料在接受不同参量的激光照射后可以发生气化、熔化、金相组织以及内部应力变化等 现象,从而达到工件材料去除、连接、改性和分离等不同的加工目的。

(2) 主要工艺方法:如图1-16所示,激光常规制造主要工艺方法包括激光表面工程(包 括激光表面处理、激光淬火、激光喷涂、激光蒸气沉积以及激光冲击硬化等,国内常见的激光 打标也可以归类在激光表面处理内)、激光焊接、激光切割等主要工艺方法。

图1-16激光常规制造主要工艺方法
图1-16激光常规制造主要工艺方法

 

2)激光增材制造(laser additive manufacturing,LAM)

激光增材制造技术是一种以激光为能量源的增材制造技术,按照成形原理进行分类,可 以分为激光选区熔化和激光金属直接成形两大类。

(1)激光选区熔化(selective laser melting, SLM)。

① 工作原理:激光选区熔化技术是利用高能量的激光光束,按照预定的扫描路径,扫描 预先在粉床铺覆好的金属粉末并将其完全熔化,再经冷却凝固后成形工件的一种技术,其工 作原理如图1-17所示。

② 技术特点如下。

图1-19四光纤传输灯泵浦激光焊接机光路系统
图1-19四光纤传输灯泵浦激光焊接机光路系统

单光束激光经过反射镜1反射后,再分别经过45°反射镜2、3、4、5分为四束激光,通过耦 合透镜将四束激光耦合进人光纤进行传输,再通过准直透镜准直为平行光作用于工件上,实 现了四光束同时加工,大大提高了加工效率。

图1-19四光纤传输灯泵浦激光焊接机光路系统
图1-19四光纤传输灯泵浦激光焊接机光路系统

2) —光好用

(1) 在短时间内完成非接触柔性加工,工件无机械变形,热变形极小,后续加工量小,被 加工材料的损耗也很少。

(2) 利用导光系统可将光束聚集到工件的内表面或倾斜表面上进行加工,也可穿过透光

物质(如石英、玻璃),对其内部零部件进行加工。 .

(3) 激光光束易于实现导向、聚焦等各种光学变换,易实现对复杂工件进行自动化加工。

(4) 通过使用精密工作台、视觉捕捉系统等装置,能对被加工表面状况进行监控,能进行 精细微加工。

3)多光广用

(1) 可对绝大多数金属、非金属材料和复合材料进行加工,既可以加工高强度、高硬度、 高脆性及高熔点的材料,也可以加工各种软性材料和多层复合材料。

(2) 既可在大气中加工,又可在真空中加工。

(3) 可实现光化学加工,如准分子激光的光子能量高达7. 9 ev,能够光解许多分子的键 能,引发或控制光化学反应,如准分子膜层淀积和去除。

激光制造虽有上述一些特点,但在加工过程中必须按照工件的加工特性选择合适的激 光器,对照射能量密度和照射时间实现佳控制。如果激光器、能量密度和照射时间选择不 当,则加工效果同样不会理想。

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