激光束加工：定义、组件、原理、优势与应用的综合指南

什么是激光束加工？

本文将深入探讨激光束加工（LBM）的定义、构成部件、工作原理、优缺点及应用领域。

LASER 是受激辐射光放大（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的缩写。

激光主要分为固体、气体和半导体三类。在需要高功率进行加工和焊接的场合，通常采用固体激光器。

激光束加工是一种非传统加工工艺，利用激光束对工件进行打孔或切割。该过程利用热能从工件上去除材料。

激光加工系统主要由以下核心部件组成：

为系统提供高压电流。激光束加工采用高压电源系统，为激光产生初始能量，随后激光介质内发生连锁反应实现材料加工。高压电源可轻松启动脉冲模式。

电容器组在周期的大部分时间充电，在闪光过程中释放能量。电容器用于脉冲模式下的充放电循环。

一种电弧灯，产生极高强度的白光（相干高强度光束）。灯管填充特定气体，电离后产生高能量，使工件材料熔化汽化。

分为内部和外部两类。内部镜又称谐振腔镜，用于产生、维持和放大激光束；外部镜用于将激光束导向工件。

通过光学放放大过程，基于轰击活性物质产生的相干光而产生的辐射光束。

红宝石激光器产生深红色的相干脉冲序列，基于粒子数反转原理实现，属于三能级固体激光器。

用于将激光束聚焦到工件上。激光先进入扩束镜，再通过准直镜使光线平行，扩束镜将激光束扩展至所需尺寸。

可为金属或非金属材料。该工艺理论上可加工任意材料。

激光加工基于激光原理，实现电能→光能→热能的转换过程。

原子模型中带负电的电子绕正电核旋转，处于不同能级轨道。绝对零度时原子处于基态，电子占据最低能级。电子吸收能量（如热振动）跃迁至高能级。

施加高压导致气体放电形成等离子体，通过粒子数反转实现受激辐射。激光腔一端为全反射镜，另一端为部分反射镜。全反射镜将光子反回放大，部分反射镜输出部分激光束用于加工。

聚焦后的激光束照射工件，热能导致材料加热、熔化、汽化并最终去除。这是一种利用相干光束精密去除材料的热加工过程。

材料去除率（MRR）取决于激光波长，波长决定单位面积能量密度。

主要应用领域包括：

主要优势：

主要缺点：

工业技术