1 激光是什么
核能、电脑、半导体之后,人类又一特别重大的发明是激光,英文全称是Light Amplification by Stimulated Emission of
Radiation,中文翻译是“通过受激辐射光扩大”,即原子受激辐射的光,简称激光。也被誉为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。
1916年世界闻名的犹太裔物理学家爱因斯坦发现了激光的管理,其原理是原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级,再从高能级回落到低能级的时候,所释放的能量以光子的形式放出。被引诱(激发)出来的光子束(激光),其中的光子光学特性高度一致。所以激光与普通光源相比,具备单色性、方向性好,亮度更高的特征。
![激光 激光](//ziboxinyan.com/FileUpload/ueditor_s/upload/2021-11/5/63770367834353.png)
2 激光的特征
激光具备高方向性、单色性、相干性和高亮度四大特征,被誉为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。
(1)高方向性:平面发散角小,接近于平行光束,应用领域是长距离传输,如1969年人们用激光测量地球与月球间距
(2)单色性:激光的光谱线极窄,主要的应用领域有提高光学干涉测量的精度 和测量长度、科研
(3)相干性:激光光子的频率、相位、偏振态、传播方向相同,主要应用领域有激光干涉仪、全息照相
(4)高亮度:单位面积、单位频带宽度和单位立体角内发射的光功率大,主要应用领域是聚焦后产生高温,能加工几乎所有的材料,甚至能用来引发热核聚变
![激光 激光](//ziboxinyan.com/FileUpload/ueditor_s/upload/2021-11/5/63773621118890.png)
3 激光加工典型应用及优势
(1)激光切割:利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件,使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点,同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质,从而将工件割开。优势是切割精度高、速度快,表面光滑美观,一次性加工,工件变形小,无工具磨损,清洁污染小
(2)激光焊接:利用高能量密度的激光束照射材料,使材料在吸收激光后产生物态变化,从而实现焊接焊接性变小,不受磁场影响,空间限制小,无电极污染,适用于自动高速焊接,可焊接不同属性的金属,可在封闭空间工作
(3)激光打标:利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记。为非接触加工,可在任何异型表面标刻,工件不会变形和产生内应力,加工精度高,加工速度快,清洁环保,成本低廉
(4)激光雕刻:激光照射材料表面,材料吸收能量后瞬间熔化或者气化,形成刻线。自动跳号,热影响区域小,线条精细,耐清洗耐磨损,环保节能,节省材料表面处理
利用激光加热金属材料表面,实现表面热处理。加工速度快,部件变形小,精确加工,实现自动淬火的处理效果
(5)激光快速成型(3D 打印):采用铺粉辊将一层粉末平铺在工件表面,激光束按照粉末层的轮廓截面扫描粉层,使粉末熔化后烧结,实现工件粘接。加工工艺简单,可加工材料广泛,加工精度高,无需支撑结构,材料利用率高
![激光 激光](//ziboxinyan.com/FileUpload/ueditor_s/upload/2021-11/5/63772627788142.png)
推荐阅读:《通用设备行业深度分析:激光助力智能制造下游多点开花加快发展-211012(28页).pdf》