什么是激光束加工？- 类型和工作
什么是激光加工？
激光束加工 (LBM) 是一种利用激光束引导热量的加工形式。该过程使用热能从金属或非金属表面去除材料。高频的单色光照射在表面，由于光子的撞击，材料发生加热、熔化和汽化。
激光束加工最适用于导电率低的脆性材料，但适用于大多数材料。
激光束加工可以在玻璃上进行而不会使表面熔化。对于光敏玻璃，激光会改变玻璃的化学结构，使其能够被选择性地蚀刻。这种玻璃也称为光加工玻璃。
可光加工玻璃的优点是它可以产生精确的垂直壁，并且原生玻璃适用于许多生物应用，例如用于基因分析的基板。
激光加工的定义
激光束加工是一种非常规加工方法，其中通过激光进行操作。激光对工件有最高温度冲击；由于高温，工件会熔化。该工艺利用热能从金属表面去除材料。
激光器类型
激光器的种类很多，包括气体激光器、固态激光器和准分子激光器。
一些最常用的气体包括：氦氖、氩气和二氧化碳激光。
固态激光器 是通过将稀有元素掺杂到各种主体材料中而设计的。与气体激光器不同，固态激光器由闪光灯或弧光灯进行光学泵浦。红宝石是此类激光器中常用的主体材料之一。
红宝石激光器是一种固体激光器，其激光介质是合成的红宝石晶体。合成红宝石棒在用作活性激光介质之前，先用氙气闪光管进行光泵浦。
YAG是钇铝石榴石的简称，是用于固态激光器的晶体，而Nd:YAG是指掺钕钇铝石榴石晶体，用于固态激光器中作为激光介质。
YAG 激光器发射高能量波长的光波。 Nd：玻璃是掺钕增益介质，由硅酸盐或磷酸盐材料制成，用于光纤激光器。
激光加工零件
1.电源
激光需要高压。电源被提供给系统以退出电子。当供电时，电子进入激发态，这意味着准备工作。
2.闪光灯
闪光灯用于在很短的时间内提供白色和连贯的光。
3.电容器
一般来说，我们都知道电容器的作用，它是用来储存和释放电荷的。这里在刷机过程中使用。
4.反光镜
此处使用反射镜将光线直接反射到工件上。分为内、外两种。
5.镜头
此处提供镜片用于视觉目的。它以更大的尺寸显示图像，以便对给定的工件标记执行操作。
6.工件
工件就像要在其中进行操作的对象。例如，如果身体需要任何激光操作，那么我们就是这台机器的工件，就像制造需要钻孔或孔的物体一样，激光机器进行操作。
激光加工的工作原理
在这个过程中，激光束被称为单色光，通过透镜聚焦在待加工工件上，具有极高的能量密度，可以熔化和汽化任何材料。
激光晶体（红宝石）为如上图所示的圆柱体，反射端为平面，置于约1000W的闪光灯线圈中。
闪光灯是用氙气的高强度白光模拟的。晶体被激发并发射激光束，通过透镜聚焦在工件上。
产生的光束非常窄，可以以 1000 kW/cm2 的功率密度聚焦到一个精确的区域。产生高温，部分金属熔化蒸发。
激光加工的应用
激光可用于焊接、熔覆、标记、表面处理、钻孔和切割等制造工艺。应用于汽车、造船、航空航天、钢铁、电子、医疗等行业，用于复杂零件的精密加工。
激光焊接的优势在于它可以以高达 100 mm/s 的速度进行焊接，并且能够焊接不同的金属。激光熔覆用于用较硬的材料涂覆便宜或薄弱的零件，以提高表面质量。使用激光钻孔和切割的优势在于，切割工具几乎没有磨损，因为没有接触造成损坏。
用激光铣削是一个需要两个激光的三维工艺，但大大降低了加工零件的成本。激光可用于改变工件的表面特性。
激光束加工的设备因行业而异。在轻工业中，机器用于雕刻和钻孔其他金属。在电子工业中，激光束加工用于剥线和刮削电路。在医疗行业，用于整容和脱毛。
激光加工的优势
- 由于激光束的光线是单色且平行的（即零集光度），因此它可以聚焦到小直径，并且在一平方毫米的区域内可以产生高达 100 兆瓦的功率。
- 激光束加工能够雕刻或切割几乎所有材料，而传统切割方法可能无法做到这一点。
- 激光有多种类型，每种都有不同的用途。
- 由于磨损率低，激光器与工件之间没有物理接触，因此维护激光器的成本也相对较低。
- 激光束提供的加工精度很高，而且大多数这些工艺不需要额外的精加工。
- 激光束可与气体配合使用，以帮助提高切割过程的效率，帮助最大限度地减少表面氧化，和/或保持工件表面没有熔化或蒸发的材料。
激光加工的缺点
- 获取激光束的初始成本较高。有许多配件可以在加工过程中起到辅助作用，而且这些配件中的大多数都与激光束本身一样重要，因此进一步提高了加工的启动成本。
- 处理和维护加工需要训练有素的人员。操作激光束技术性较强，可能需要专家提供服务。
- 激光束不适用于大规模金属加工。
- 激光束加工消耗大量能源。
- 高熔点工件很难进行深度切割，并且通常会产生锥度。
常见问题解答。
什么是激光加工？
激光束加工 (LBM) 是一种利用激光束引导热量的加工形式。该过程利用热能从金属或非金属表面去除材料。
激光束加工有什么优势？
激光束加工的主要优点是易于实现复杂切割图案的自动化、没有刀具磨损和破损、能够以浅角度切割以及快速的切割速度。由于是非接触过程，激光与材料之间的能量传递是通过辐照实现的。
激光束加工使用哪种激光器？
用于激光束加工的激光器类型：气体激光器（如 CO2 和准分子激光器）以及固态激光器（如 Nd:YAG 和 YAG 激光器以及飞秒激光器）是一些最受欢迎的激光器。
激光束加工的原理是什么？
专注于工件以机械化此激光束产生。当激光束撞击 W/P 的表面时，激光束的热能被传递到 W/P 的表面。它加热、熔化、蒸发，最终使材料成为工件。
激光束有什么特点？
在第 1 章中指出，激光束最具特征的特性是 (i) 单色性，(ii) 相干性（空间和时间），(iii) 方向性，(iv) 亮度。
LBM工艺使用哪种激光材料？
在固态类别中开发了许多激光器类型，其中 Nd:YAG 主要用于 LBM 应用。 Nd:YAG、红宝石和钕玻璃等固态激光器广泛用于金属材料的加工。 Nd:YAG激光器也可用于陶瓷材料。
什么是激光制造？
基于激光的制造目前应用于许多不同的行业，以加工不同种类的材料，从陶瓷到聚合物，再到金属。激光技术的进步使得几乎任何材料的激光加工都能够以前所未有的精度和效率进行。
激光束加工在整个操作过程中是否需要真空？
说明：激光束加工用途更广泛，既可用于金属，也可用于非金属。它不需要真空环境。说明：与其他非常规加工工艺相比，激光束加工过程中热影响区的面积较小。
激光的种类有哪些？
根据增益介质，激光器主要分为五类：
- 气体激光器。
- 固态激光器。
- 光纤激光器。
- 液体激光器（染料激光器）
- 半导体激光器（激光二极管）
激光束的主要特性和应用是什么？
激光是一种投射高度集中的窄光束的设备，该光束使用受激辐射进行放大。激光具有三个特性：相干性、准直性和单色特性。激光的这三个特性产生了一个小焦点的强功率。
激光束可以加工哪些材料？
激光束加工与工件的导电特性无关。它可以加工从塑料到钻石的各种材料。激光束加工提供了广泛的材料加工技术，包括钻孔、切割、开槽、划线、打标、清洁和车削等。
为什么激光束加工不能用于较大的孔？
超过一定功率密度的激光辐射会产生材料的熔化和蒸发以及固体颗粒的喷射。随着孔的直径和深度的增加，喷射出的固体颗粒熔化并沉积在孔壁和孔底，不适合深孔钻削。
激光加工所用机器的运营成本如何？
激光加工速度快，装夹时间经济。
激光加工所用机器的运营成本如何？
LBM的机器运行成本低，但设备本身成本高。
激光技术有什么作用？
激光设备使用光来存储、传输或打印图像和文本；它们还用于广泛的其他应用，包括外科手术和武器装备。激光的相干辐射使其具有特殊的强度。
什么是激光束加工中的种群反转？
- 对于激光作用，原子的数量。应该增加更高的能量状态。增加更高能级的种群，即使 N2> N1 的过程称为种群反转。
- 实现种群倒置的方法是。称为抽水。
激光加工有哪些应用？
应用程序。激光可用于焊接、熔覆、标记、表面处理、钻孔和切割等制造工艺。应用于汽车、造船、航空航天、钢铁、电子、医疗等行业，用于复杂零件的精密加工。
激光束加工中使用电子束吗？
高强度聚焦电子束用于提供热量以去除材料。使用高强度激光束（相干光子）为材料去除提供热量。
谁发明了激光束？
休斯研究实验室的西奥多·迈曼，第一台工作激光器。 Theodore Maiman 于 1960 年在休斯研究实验室开发了第一台工作激光器，他描述第一台激光器工作原理的论文在三个月后发表在 Nature 上。
什么是第 3 类激光？
3 类激光器是中等功率激光器或激光系统，需要采取控制措施来防止看到直射光束。控制措施强调防止眼睛暴露于初级或镜面反射光束。
LBM 有限制吗？
LBM 仅适用于薄切片和去除少量材料的情况。孔尺寸的控制是困难的。钻孔可能会形成轻微的锥度，因此不适用于大孔。
激光束是什么时候发明的？
1958 年 12 月：激光的发明。不时发生对日常生活产生革命性影响的科学突破。这方面的一个例子是激光的发明，它代表受激辐射的光放大。
激光可以切割金属吗？
激光可以切割许多材料，并且通常用于少数几种金属——特别是碳钢、低碳钢、不锈钢、钢合金和铝。
制造工艺