激光束加工：定义、工作原理及应用

激光加工 是一种非常规的加工工艺，其中通过热能去除工件上的金属。该工艺广泛应用于工业领域，尤其适用于导电率低的脆性材料。让我们在这篇文章中详细了解激光束加工的工作原理和应用。

但在我们更多地了解激光束加工之前，我们需要了解激光和激光类型。

什么是激光？

激光的完整形式是受激辐射的光放大 .激光器是一种基于电磁辐射的受激发射通过光学放大过程发射光的装置 .普通光源和激光之间的主要区别在于相干性、方向性、单色性和高强度。

普通光具有不同的波长和强度。这就是为什么普通光源发出的光子会散布在大量的表面上，这就是为什么它是非相干的。

与普通光相比，激光的光波具有相同的波长和强度。这就是为什么激光发出的光被称为单色光的原因。

激光器发出的光可以很窄，可以聚焦在一个非常小的区域上，而且强度很高。也就是说，更多的能量集中在一个小区域上，导致工件加热并熔化表面。

激光用于各种机械加工、光盘驱动器、照片打印机、条码扫描器、汽车前灯等。

激光类型

根据生产激光器的介质，激光器分为三种类型。

• 气体激光器
• 固态激光器
• 液体激光器

Laser Beam Machining 使用称为 Rubi Crystal 的固态激光器来产生激光束。

什么是激光加工？

激光束加工是一种加工过程，其中高强度激光聚焦在工件的一小块区域上，导致该区域因极热而熔化，然后蒸发以去除材料。激光束加工利用热能从工件上去除材料。

激光束加工可用于金属和非金属工件。专门用于传统机械加工无法使用的脆性极高的材料。此外，当您需要在工件上创建传统加工无法做到的微小形状或切口时，激光束加工可以提供帮助。

激光加工工作原理

激光束发出单色光，聚焦在工件的极小区域。由于激光的表面积较小且强度较高，因此会产生极高的热量。这种热量导致金属熔化，最终熔化的金属蒸发。这就是激光束加工过程的基本工作原理。下面我们来详细了解一下工作原理。

如图所示，一圈约1000W的闪光灯中放置了一个圆柱形红宝石晶体激光介质和两个平面反射介质。闪光灯发出高强度白光，激发晶体产生激光束，使用透镜聚焦在工件区域。

产生的激光束的功率密度约为 1000 kW/cm2。由于这种极端的功率密度，产生的热量会熔化工件的区域。

激光机关键部件

以下是典型激光束机的几个关键部件。

• 电源
• 闪光灯
• 电容器
• 激光介质
• 反光镜
• 镜头

电源

顾名思义，电源单元给闪光灯供电，使其发光，将激光介质中的电子从较低能级激发到较高能级。

闪光灯

闪光灯用于向激光放电管/激光材料提供高强度白色相干光，最终激发电子

电容器

在激光束加工中使用电容器以脉冲模式操作闪光灯，因为我们知道电容器的主要工作是存储电荷并在需要时释放。

激光介质/激光放电管

在激光束加工中，使用红宝石晶体。闪光管发光时，会发射出含有能量的光子，红宝石晶体会吸收这些光子。

反光镜

激光束加工中使用的反射镜有两种。一种是 100% 反射的，另一种是部分反射的。激光束通过部分反射镜射出。

镜头

使用透镜将激光束聚焦到工件的指定区域。

激光加工的优势

• 对加工脆性材料非常有用
• 可用于金属和非金属
• 刀具和工件之间没有接触
• 不涉及机械工作
• 在此过程中没有改变机械性能
• 可以在其他加工工具无法到达的区域创建特征
• 能够产生非常精确的特征

激光加工的缺点

• 初始设置成本很高
• 需要经过培训的技术人员
• 生产率低
• 闪光灯寿命短
• 需要非常高的能量
• 材料去除率低
• 非常高的维护成本

激光加工的应用

• 几乎所有领域都使用激光加工来生产对产品功能至关重要的精密复杂零件。
• 在医学中用于脱毛和整容手术
• 在大规模宏加工操作中非常受欢迎
• 用于加工传统机床无法达到的小孔
• 不导电和耐火材料的复杂焊接。

结论

这就是我们在这篇文章中的全部内容。我希望您对激光束加工有一个清晰的认识。我了解本文仅提供激光束加工的基础知识。但是，如果您有任何问题或疑问，请在评论部分写下，我会很乐意回复。

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常见问题解答 (FAQ)

什么是激光加工？

激光束加工是一种非常规的加工工艺，将激光束聚焦在工件的某一区域，使其熔化、汽化，从而去除材料

LASER 代表什么？

模拟辐射的光放大