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1、本科課程論文      題    目   激光加工應(yīng)用及其發(fā)展學       院     工程技術(shù)學院     專       業(yè)    機械設(shè)計制造及其自動化               年       級     2010           &

2、nbsp;       學       號    222010322210250           姓       名   羅      歡             指 導(dǎo) 教 師   邱      兵        成     &nbs

3、p; 績 _                2012年   12 月 6日  9目錄摘要21 前言22正文22.1 激光加工的原理及其特點22.1.1 激光加工的原理22.1.2 激光加工的特點32.2 激光加工的應(yīng)用32.2.1激光打孔32.2.2 激光切割、劃片與刻字32.2.3激光熱處理42.2.4激光強化處理42.2.5 激光融化處理42.2.6 精細加工52.3 激光加工的發(fā)展前景63 結(jié)論6參考文獻7激光加工應(yīng)用及其發(fā)展羅歡邱兵西南大學工程技術(shù)學院2010級機械設(shè)計制造及其自動化4班

4、摘要：激光加工是指利用激光束投射到材料表面產(chǎn)生的熱效應(yīng)來完成加工過程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標、激光鉆孔和微加工等。用激光束對材料進行各種加工，如打孔、切割、劃片、焊接、熱處理等。激光能適應(yīng)任何材料的加工制造，尤其在一些有特殊精度和要求、特別場合和特種材料的加工制造方面起著無可替代的作用。關(guān)鍵詞：激光加工 加工原理 發(fā)展前景 精細加工1 前言隨著科學技術(shù)的發(fā)展和社會需求的多樣化，產(chǎn)品的競爭越來越激烈，更新?lián)Q代的周期也越來越短。為此，要求不但能根據(jù)市場的要求盡快設(shè)計出新產(chǎn)品，而且能在盡可能短的時間內(nèi)制造出原型，從而進行性能測試和修改，最終形成定型產(chǎn)品。而在傳統(tǒng)制造系統(tǒng)中，需要大

5、量的模具設(shè)計、制造和調(diào)試等工作，成本高，周期長，已不能適應(yīng)日新月異的市場變化。為了提高研發(fā)和生產(chǎn)速度，快速而精確地制作出高質(zhì)量、低成本的模具和產(chǎn)品，能對市場變化做出敏捷響應(yīng)，人們作了大量的研究和探索工作。隨著工業(yè)激光器價格的不斷下降和工業(yè)激光加工技術(shù)的日益成熟，給模具制造和產(chǎn)品生產(chǎn)工藝帶來了重大變革。2正文2.1 激光加工的原理及其特點2.1.1 激光加工的原理  激光加工是將激光束照射到工件的表面，以激光的高能量來切除、熔化材料以及改變物體表面性能。由于激光加工是無接觸式加工，工具不會與工件的表面直接磨察產(chǎn)生阻力，所以激光加工的速度極快、加工對象受熱影響的范圍較小而且不會產(chǎn)生噪音。

6、由于激光束的能量和光束的移動速度均可調(diào)節(jié)，因此激光加工可應(yīng)用到不同層面和范圍上。2.1.2 激光加工的特點  激光具有的寶貴特性決定了激光在加工領(lǐng)域存在的優(yōu)勢：由于它是無接觸加工，并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調(diào)，因此可以實現(xiàn)多種加工的目的。它可以對多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性、及高熔點的材料。    激光加工過程中無“刀具”磨損，無“切削力”作用于工件。激光加工過程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對非激光照射部位沒有影響或影響極小。因此，其熱影響區(qū)小，工件熱變形小，后續(xù)加工量小。它可以通過透明介質(zhì)對密閉容器內(nèi)的工件

7、進行各種加工。由于激光束易于導(dǎo)向、聚集實現(xiàn)作各方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合，對復(fù)雜工件進行加工，因此是一種極為靈活的加工方法。使用激光加工，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量可靠，經(jīng)濟效益好。例如：美國通用電器公司采用板條激光器加工航空發(fā)動機上的異形槽，不到4H即可高質(zhì)量完成，而原來采用電火花加工則需要9H以上。僅此一項，每臺發(fā)動機的造價可省5萬美元。激光切割鋼件工效可提高8-20倍，材料可節(jié)省15-30%，大幅度降低了生產(chǎn)成本，并且加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。雖然激光加工擁有許多優(yōu)點，但不足之處也是很明顯的。2.2 激光加工的應(yīng)用2.2.1激光打孔  采用脈沖激光器可進行打孔,脈沖寬度為0.11毫

8、秒,特別適于打微孔和異形孔,孔徑約為0.0051毫米。激光打孔已廣泛用于鐘表和儀表的寶石軸承、金剛石拉絲模、化纖噴絲頭等工件的加工。用激光在材料上鉆孔，鉆出的小孔質(zhì)量不僅非常好，特別是在打大量同樣的小孔時，還能保證多個小孔的尺寸形狀統(tǒng)一，而且鉆孔速度快，生產(chǎn)效率高。所以，除在電子工業(yè)生產(chǎn)中用激光打孔外，其他許多工業(yè)生產(chǎn)部門都在采用，比如普通香煙過濾嘴上的小孔、噴霧器閥門上的小孔，也在采用激光加工。噴霧器罐和瓶子頸部都有一個用來控制壓縮物質(zhì)（比如除臭劑、油料或者其他液體）的流量，閥門使用的性能就由噴霧器上這只小孔來決定了。這只小孔的直徑為10微米到40微米，用其他機械加工方法不那么好做，用激光來

9、加工，能保證質(zhì)量，每小時還可以打4萬個小孔！   2.2.2 激光切割、劃片與刻字 在造船、汽車制造等工業(yè)中,常使用百瓦至萬瓦級的連續(xù)CO2激光器對大工件進行切割,既能保證精確的空間曲線形狀,又有較高的加工效率。對小工件的切割常用中、小功率固體激光器或CO2激光器。在微電子學中，常用激光切劃硅片或切窄縫，速度快、熱影響區(qū)小。用激光可對流水線上的工件刻字或打標記，并不影響流水線的速度，刻劃出的字符可永久保持。激光切割利用激光束作為熱源的熱切割，工作原理與激光焊相似。激光切割的溫度超過11000，足以使任何材料氣化，因此在激光切割時，除熔化外，氣化也起著重要的作用。有些材料（例如碳和某些

10、陶瓷）的激光切割過程則純屬氣化過程。金屬的激光切割多采用大功率二氧化碳連續(xù)激光器。切割時，噴射惰性氣體流，吹除切口熔化金屬，可使切口光潔平直；噴射氧氣流可提高切割速度。激光切割的切口細窄、尺寸精確、表面光潔，質(zhì)量優(yōu)于任何其他熱切割方法。幾乎所有的金屬材料都可以用激光切割，可切割的厚度從幾微米的箔片至50毫米的板材2.2.3激光熱處理  即利用激光加熱金屬材料表面實現(xiàn)表面熱處理。激光加熱具有極高的功率密度，即激光的照射區(qū)域的單位面積上集中極高的功率。由于功率密度極高，工件傳導(dǎo)散熱無法及時將熱量傳走，結(jié)果使得工件被激光照射區(qū)迅速升溫到奧氏體化溫度實現(xiàn)快速加熱。當激光加熱結(jié)束，因為快速加熱

11、時工件基體大體積中仍保持較低的溫度，被加熱區(qū)域可以通過工件本身的熱傳導(dǎo)迅速冷卻，從而實現(xiàn)淬火等熱處理效果。用激光照射材料，選擇適當?shù)牟ㄩL和控制照射時間、功率密度，可使材料表面熔化和再結(jié)晶，達到淬火或退火的目的。激光熱處理的優(yōu)點是可以控制熱處理的深度，可以選擇和控制熱處理部位，工件變形小,可處理形狀復(fù)雜的零件和部件,可對盲孔和深孔的內(nèi)壁進行處理。例如，氣缸活塞經(jīng)激光熱處理后可延長壽命；用激光熱處理可恢復(fù)離子轟擊所引起損傷的硅材料。2.2.4激光強化處理  激光表面強化技術(shù)基于激光束的高能量密度加熱和工件快速自冷卻兩個過程，在金屬材料激光表面強化中，當激光束能量密度處于低端時可用于金屬材

12、料的表面相變強化，當激光束能連密度處于高端時，工件表面光斑出相當與一個移動的坩堝，可完成一系列的 冶金過程，包括表面重熔、表層增碳、表層合金化和表層熔覆。這些功能在實際應(yīng)用中引發(fā)的材料替代技術(shù)，將給制造業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。2.2.5 激光融化處理  熔化處理是金屬材料表面在激光束照射下成為溶化狀態(tài)，同時迅速凝固，產(chǎn)生新的表面層。根據(jù)材料表面組織變化情況，可分為合金化、溶覆、重溶細化、上釉和表面復(fù)合化等。激光熔凝是用適當?shù)膮?shù)的激光輻照材料表面，使其表面快速熔融、快速冷凝，獲得較為細化均質(zhì)的組織和所需性質(zhì)的表面改性技術(shù)。它具有以下優(yōu)點：    1.表面熔化時一般不

13、添加任何金屬元素，熔凝層與材料基體形成冶金結(jié)合。2. 在激光熔凝過程中，可以排除雜質(zhì)和氣體，同時急冷重結(jié)晶獲得的雜志有較高的硬度、耐磨性和抗腐蝕性。    3.其熔層薄、熱作用區(qū)小，對表面粗糙度和工件尺寸影響不大。有時可不再進行后續(xù)磨光而直接使用。    4.提高溶質(zhì)原子在基體中固溶度極限，晶粒及第二相質(zhì)點超細化，形成亞穩(wěn)相可獲得無擴散的單一晶體結(jié)構(gòu)甚至非晶態(tài)，從而使生成的新型合金獲得傳統(tǒng)方法得不到的優(yōu)良性能。2.2.6 精細加工  選擇適當波長的激光，通過各種優(yōu)化工藝和逼近衍射極限的聚焦系統(tǒng)，獲得高質(zhì)量光束、高穩(wěn)定性、微小尺寸焦斑的輸出。利用

14、其鋒芒尖利的“光刀”特性，進行高密微痕的刻制、高密信息的直寫；也可利用其光阱的“力”效應(yīng)，進行微小透明球狀物的夾持操作。例如，高精密光柵的刻制；通過CAD/CAM軟件進行仿真圖案（或文字）和控制，實現(xiàn)高保真打標；利用光阱的“束縛力”，對生物細胞執(zhí)行移動操作（生物光鑷）。（l）微細機械加工工藝 凸形（外）表面的微細切削大多采用單晶金剛石車刀或銑刀。刀尖半徑約為100m。單晶金剛石立銑刀的刀頭形狀，當?shù)毒呋剞D(zhuǎn)時，金剛石刀片形成一個45圓錐的切削面。凹形（內(nèi)）表面的微細切削時，最小的可加工尺寸受刀具尺寸的限制，如鉆孔用麻花鉆可加工小至50m的孔，更小的孔則無麻花鉆商品，可采用扁鉆。微細加工中俯個關(guān)鍵

15、問題是刀具安裝后的姿態(tài)及其與主軸軸線的同軸度是否與坐標系一致，否則很難保證微小的切除量。為此可在同一臺機床上制作刀具后進行加工，使刀具的制作和微細加工采用同一工作條件，避免裝夾的誤差。如果在機床上采用線放電磨削制作銑刀，可以用它銑出50m寬的槽。（2）微細電加工工藝 微型軸和異形截面桿的加工可采用線放電磨削法（WEDG）加工。它的獨特的放電回路使放能僅為一般電火花加工的1/100。如需獲得更為光滑的表面，則可以在WEDG加工后，再采用線電化磨削法（WECG），它是用去離子水在低電流下去除極薄的表面層。微細電火花加工（MEDM）所用的機床如日本松下電氣產(chǎn)業(yè)公司的MG-ED71，它的定位控制的分辯

16、率為0.1m，最小加工孔徑達5m，表面粗糙度達0.1m。加工節(jié)徑300m、厚100m的9齒不銹鋼齒輪時，先用24m的電極連續(xù)打孔加工出粗輪廓，再用31mm電極按齒形曲線掃描出輪廓，精度達3m。也可用它加工微型階梯軸，最小直徑為30m，加工的鍵槽截面為10m10m。加工微小零件的電極應(yīng)在同一臺電加工機床上制作，否則由于電極的連接和安裝誤差很難加工出小于直徑100m微型孔。如在微細電火花機床上加工電極或超聲加工工具，就可加工出510m微型孔。微細電加工與微細機械加工相比雖材料切除率較低，但加工尺寸能更細小，孔的長徑比更大可達510，尤其對于微細的復(fù)雜凹形內(nèi)腔加工更有其優(yōu)越性。2.3 激光加工的發(fā)展

17、前景激光加工用于再制造業(yè)和應(yīng)用于其他制造業(yè)一樣，有其不可替代的優(yōu)點，并優(yōu)于其它加工技術(shù)。激光加工用于再制造業(yè)是由相變硬化發(fā)展到激光表面合金化和激光熔覆，由激光合金涂層發(fā)展到復(fù)合涂層及陶瓷涂層，從而使得激光表面加工技術(shù)成為再制造的一項重要手段。它主要是采用5KW10KWCO2高功率激光器及其系統(tǒng)。 與國際上激光加工系統(tǒng)相比，我國的激光加工系統(tǒng)差距甚大，僅占全球銷售額的4%左右。主要表現(xiàn)為：高檔激光加工系統(tǒng)很少，甚至沒有；主力激光器不過關(guān)；微細激光加工裝備缺口較大；而這些領(lǐng)域我國的生產(chǎn) 加工企業(yè)正在積蓄力量穩(wěn)步進入，國內(nèi)應(yīng)用市場有很大發(fā)展空間。預(yù)測今后2-3年內(nèi)，我國激光加工銷售額將會由2008年

18、的35億人民幣上升翻一倍，也就是說會達到70億元產(chǎn)值。 國內(nèi)各類制造業(yè)接受了激光加工技術(shù)，它可使他們的產(chǎn)品增加技術(shù)含量，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，為適應(yīng)21世紀高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、滿足宏觀與微觀制造的需要，研究和開發(fā)高性能光源勢在必行。目前正在積極研制超紫外、超短脈沖、超大功率、高光束質(zhì)量等特征的激光，尤其是能適應(yīng)微制造技術(shù)要求的激光光源更是倍受關(guān)注，并已形成國際性競爭。3 結(jié)論 本文對激光加工進行了全面的介紹，讓我們知道了很多關(guān)于激光加工的知識以及它的發(fā)展趨勢。激光有它特有的優(yōu)勢，應(yīng)用于多個領(lǐng)域，但是每件事都不是完美無缺的，激光加工也有其不足之處。我們應(yīng)取長補短，充分發(fā)揮激光加工的長處，讓其造福人類，

19、擁有更廣闊的發(fā)展空間。參考文獻1劉晉春、趙家齊、趙萬生.特種加工（第4版）M.機械工業(yè)出版社，2007.2宋威廉，激光加工技術(shù)的發(fā)展M.北京：機械工業(yè)出版社，2008.3趙萬生.特種加工技術(shù)M.北京：機械工業(yè)出版社，2004.4張遼遠.現(xiàn)代加工技術(shù)M.北京：機械工業(yè)出版社，2002.5劉振輝，楊嘉楷.特種加工M.重慶：重慶大學出版社，1991.6陳一梅，黃元慶 激光加工J.激光雜志.2006.4期范文一：歷時將近兩個月的時間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學和老師的幫助下度過了。尤其要強烈感謝我的論文指導(dǎo)老師XX老師，她對我進行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的

20、幫助進行論文的修改和改進。另外，在校圖書館查找資料的時候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最中心的感謝！感謝這篇論文所涉及到的各位學者。本文引用了數(shù)位學者的研究文獻，如果沒有各位學者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。感謝我的同學和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多你問素材，還在論文的撰寫和排版燈過程中提供熱情的幫助。由于我的學術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學友批評和指正！         范文二：致  謝    本研究及學位論文是在我的導(dǎo)

21、師*老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。*老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹向*老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的同學們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。    在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!   &nb

22、sp;   最后，再次對關(guān)心、幫助我的老師和同學表示衷心地感謝！       范文三：免費畢業(yè)論文致謝的相關(guān)文章。致 謝 四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。四年的求學生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻給一位平凡的人，我的導(dǎo)師。我不是您最出色的學生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學嚴謹，學識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間

23、，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術(shù)目標，領(lǐng)會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導(dǎo),經(jīng)由您悉心的點撥,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟,常常讓我有“山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村”。 感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！ 同時也感謝學院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計的環(huán)境。 最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學，以及在設(shè)計中被我引用或參考的論著的作者。本研究

24、及學位論文是在我的導(dǎo)師鄭建立副教授的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，鄭老師都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。兩年多來，鄭教授不僅在學業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹向鄭老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。   在此，我還要感謝在一起愉快的度過研究生生活的電工樓105各位同門，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。特別感謝我的師妹葉秋香同學，她對本課題做了不少工作，給予我不少的幫助。  在論文即將完成之

25、際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!   本論文的所有研究工作從論文的選題、實現(xiàn)條件到論文的寫作等階段都是在簡棄非副教授和張勇副教授的悉心指導(dǎo)下完成的。兩位導(dǎo)師在作者研究生學習期間在學術(shù)和生活等方面的給予了無微不至的關(guān)懷和指導(dǎo)。兩位導(dǎo)師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的學術(shù)知識、誨人不倦的敬業(yè)精神以及寬容的待人風范使作者獲益頗多。謹向兩導(dǎo)師致以最衷心的感謝。   感謝在研究生學習期間給我上課的老師們，特別是研室的梁榮光教授、賴漢聞老師、吳堅老師、張國強老師、巫江虹老師等。   感謝我認識的師兄弟、師姐妹們。需要一一感謝我的同學們，有幸與你們同學是我讀研的最大收獲：感謝給我?guī)淼牟灰粯拥捏w驗的李國超、孫紹云兩位軍隊的老大哥；感謝陳會平，本論文撰寫得到你不少幫助，從你身上學到不少東西；感謝我的合作者胡永飄；感謝給我?guī)椭娜~子波；感謝雙重校友劉海燕；感謝帶給我多彩生活的梁立明；感謝關(guān)心和幫助我的馮長溪。同時還要感謝宿友葉艷輝。