什么是激光加工?

[拼音]：jiguang jiagong

[外文]：laser beam machining

利用高功率密度的激光束照射工件，使材料熔化、气化而进行穿孔、切割和焊接等的特种加工，英文简称LBM。

早期的激光加工由于功率较小，大多用于打小孔和微型焊接。到20世纪70年代，随着大功率二氧化碳激光器、高重复频率钇铝石榴石激光器的出现，以及对激光加工机理和工艺的深入研究，激光加工技术有了很大进展，使用范围随之扩大。数千瓦的激光加工机已用于各种材料的高速切割、深熔焊接和材料热处理等方面。各种专用的激光加工设备竞相出现，并与光电跟踪、计算机数字控制、工业机器人等技术相结合，大大提高了激光加工机的自动化水平和使用功能。

从激光器输出的高强度激光经过透镜聚焦到工件上，其焦点处的功率密度高达107～1012瓦／厘米2，温度高达1万摄氏度以上，任何材料都会瞬时熔化、气化。激光加工就是利用这种光能的热效应对材料进行焊接、打孔和切割等加工的。通常用于加工的激光器主要是固体激光器（图1）和气体激光器（图2）。使用二氧化碳气体激光器切割时，一般在光束出口处装有喷嘴，用于喷吹氧、氮等辅助气体，以提高切割速度和切口质量。

激光加工的特点是：

（1）激光束能聚焦成极小的光点（达微米数量级），适合于微细加工（如微孔和小孔等）；

（2）功率密度高，可加工坚硬高熔点材料如钨、钼、钛、淬火钢、硬质合金、耐热合金、宝石、金刚石、玻璃和陶瓷等；

（3）无机械接触作用，无工具损耗问题，不会产生加工变形；

（4）加工速度极快，对工件材料的热影响小；

（5）可在空气、惰性气体和真空中进行加工，并可通过光学透明介质进行加工；

（6）生产效率高，例如打孔速度可达每秒10个孔以上，对于几毫米厚的金属板材切割速度可达每分钟几米。

激光加工主要用于穿孔、切割(见激光切割)、划片、焊接(见激光焊)微调和动平衡校正等方面。穿孔加工主要是加工小孔，孔径范围一般为0.01～1毫米，最小孔径可达0.001毫米，可用于加工钟表宝石轴承孔、金刚石拉丝模孔、发动机喷嘴小孔和哺乳瓶乳头小孔等。切割的应用也很广，不仅用于多种难加工金属材料的切割或板材的成形切割，而且大量用于非金属材料的切割，如塑料、橡胶、皮革、有机玻璃、石棉、木材、胶合板、玻璃钢、布料、人造纤维和纸板等。切割的优点是速度快，切缝窄（0.1～0.5毫米），切口平整，无噪声。划片的应用主要是在集成电路制造中分割制成的晶片。此外，激光快速微量去除材料的这一特点，还可用于薄膜和厚膜电阻微调、乐器簧片调谐、旋转体（如透平叶轮、陀螺仪、微电机和钟表摆轮等）的动平衡校正等。激光加工还用于划线、刻标记、材料表面热处理和材料沉积等。