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目 录一、激光加工的起源和原理-------------------------------------------------------5二、激光加工的特点---------------------------------------------------------------5三、激光加工的应用---------------------------------------------------------------6四、激光的发展趋势---------------------------------------------------------------7五、结论-----------------------------------------------------------------------------8六、致谢-----------------------------------------------------------------------------9现代制造技术特种加工---激光加工1、激光加工的起源和原理随着科学技术的发展和社会需求的多样化，产品的竞争越来越激烈，更新换代的周期也越来越短。为此，要求不但能根据市场的要求尽快设计出新产品，而且能在尽可能短的时间内制造出原型，从而进行性能测试和修改，最终形成定型产品。而在传统制造系统中，需要大量的模具设计、制造和调试等工作，成本高，周期长，已不能适应日新月异的市场变化。为了提高研发和生产速度，快速而精确地制作出高质量、低成本的模具和产品，能对市场变化做出敏捷响应，人们作了大量的研究和探索工作。随着工业激光器价格的不断下降和工业激光加工技术的日益成熟，给模具制造和产品生产工艺带来了重大变革激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。2、激光加工的特点激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势：由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有影响或影响极小。因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此是一种极为灵活的加工方法。使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好。3、激光加工的应用激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、焊接、热处理等。 某些具有亚稳态能级的物质，在外来光子的激发下会吸收光能，使处于高能级原子的数目大于低能级原子的数目——粒子数反转，若有一束光照射，光子的能量等于这两个能相对应的差，这时就会产生受激辐射，输出大量的光能。激光加工的应用主要有以下几个方面：、激光打孔采用脉冲激光器可进行打孔,脉冲宽度为～1毫秒,特别适于打微孔和异形孔,孔径约为～1毫米。激光打孔已广泛用于钟表和仪表的宝石轴承、金刚石拉丝模、化纤喷丝头等工件的加工。 、激光切割、划片与刻字在造船、汽车制造等工业中,常使用百瓦至万瓦级的连续CO2激光器对大工件进行切割,既能保证精确的空间曲线形状,又有较高的加工效率。对小工件的切割常用中、小功率固体激光器或CO2激光器。在微电子学中，常用激光切划硅片或切窄缝，速度快、热影响区小。用激光可对流水线上的工件刻字或打标记，并不影响流水线的速度，刻划出的字符可永久保持（图1）。 图1激光刻字 、激光微调采用中、小功率激光器除去电子元器件上的部分材料，以达到改变电参数（如电阻值、电容量和谐振频率等）的目的。激光微调精度高、速度快，适于大规模生产。利用类似原理可以修复有缺陷的集成电路的掩模，修补集成电路存储器以提高成品率，还可以对陀螺进行精确的动平衡调节。 、激光热处理用激光照射材料，选择适当的波长和控制照射时间、功率密度，可使材料表面熔化和再结晶，达到淬火或退火的目的。激光热处理的优点是可以控制热处理的深度，可以选择和控制热处理部位，工件变形小,可处理形状复杂的零件和部件,可对盲孔和深孔的内壁进行处理。例如，气缸活塞经激光热处理后可延长寿命；用激光热处理可恢复离子轰击所引起损伤的硅材料。激光加工的应用范围还在不断扩大，如用激光制造大规模集成电路，不用抗蚀剂，工序简单,并能进行微米以下图案的高精度蚀刻加工，从而大大增加集成度。此外，激光蒸发、激光区域熔化和激光沉积等新工艺也在发展中。、激光焊接激光焊接强度高、热变形小、密封性好，可以焊接尺寸和性质悬殊，以及熔点很高(如陶瓷)和易氧化的材料。激光焊接的心脏起搏器，其密封性好、寿命长，而且体积小。4、激光的发展趋势激光加工用于再制造业和应用于其他制造业一样，有其不可替代的优点，并优于其它加工技术。激光加工用于再制造业是由相变硬化发展到激光表面合金化和激光熔覆，由激光合金涂层发展到复合涂层及陶瓷涂层，从而使得激光表面加工技术成为再制造的一项重要手段。它主要是采用5KW~10KWCO2高功率激光器及其系统。 与国际上激光加工系统相比，我国的激光加工系统差距甚大，仅占全球销售额的4%左右。主要表现为：高档激光加工系统很少，甚至没有；主力激光器不过关；微细激光加工装备缺口较大；而这些领域我国的生产 加工企业正在积蓄力量稳步进入，国内应用市场有很大发展空间。预测今后2-3年内，我国激光加工销售额将会由2008年的35亿人民币上升翻一倍，也就是说会达到70亿元产值。 国内各类制造业接受了激光加工技术，它可使他们的产品增加技术含量，加快产品更新换代，为适应21世纪高新技术的产业化、满足宏观与微观制造的需要，研究和开发高性能光源势在必行。目前正在积极研制超紫外、超短脉冲、超大功率、高光束质量等特征的激光，尤其是能适应微制造技术要求的激光光源更是倍受关注，并已形成国际性竞争。5结论本文对激光加工的原理、起源、应用、发展趋势等做了详细的介绍，并结合激光加工等常见的问题作出分析，对激光加工工艺的理解有一定的帮助。参考文献[1]刘晋春、赵家齐、赵万生.特种加工（第4版）[M].机械工业出版社，2007.[2]宋威廉，激光加工技术的发展[M].北京：机械工业出版社，2008.[3]赵万生.特种加工技术[M].北京：机械工业出版社，2004.[4]张辽远.现代加工技术[M].北京：机械工业出版社，2002.[5]刘振辉，杨嘉楷.特种加工[M].重庆：重庆大学出版社，1991.
1.研究的问题 2.假设 3.研究计划 4.实验材料准备 5.观察过程和实验记录 6.实验结果分析 7.研究结论.
毕业论文格式题目一、前言：1.钛镍合金和不锈钢的应用现状 2.激光焊接的应用现状 3. 激光焊接在钛镍合金和不锈钢上应用的的不足之处4.针对不足提出本论文研究内容。二、试验：1.试验材料，包括成分、力学性能 2.激光器参数，包括激光种类、波长、功率、保护气体种类等3.焊前处理方法（表面打磨，去油脂等）4.试验检测方法：组织观察（光学显微镜、扫描电镜、电子探针等)力学性能测试（拉伸、冲击等试验，硬度、标准件尺寸）三、结果与讨论1.不同焊接参数条件下焊接表面形貌、背面形貌：（参数包括：激光功率、离焦量、焊接速度、保护气体流量、激光波形等，如果脉冲激光还有频率影响）2.不同焊接参数接头横截面形貌3.微观组织观察不同焊接参数条件下晶粒尺寸、相组成、缺陷分析、硬度等（光学显微镜、扫描电镜、硬度计)4.力学性能（拉伸、冲击等结果，三个试件取平均值5断口分析：断裂方式，端口形貌（扫描电镜）四、结论五、参考文献六、致谢
开题报告主要包括以下几个方面：(一)课题名称（二）课题研究的目的、意义（三）国内外研究现状、水平和发展趋势（四）课题研究的理论依据（五）课题主要研究内容、方法（六）研究工作的步骤（七）课题参加人员的组成和专长（八）现有基础（九）经费估算（三）国内外研究现状、水平和发展趋势就是本课题有没有人研究，研究达到什么水平、存在什么不足以及正在向什么方向发展等。开题报告写这些内容一方面可以论证本课题研究的地位和价值，另一方面也说明课题研究人员对本课题研究是否有较好的把握。我们进行任何科学研究，必须对该问题的研究现状有清醒的了解，这在第一部分已经谈到（五）课题研究的理论依据
在我国，电焊操作需要持证上岗，焊工是属于准入类的工种，在技能人员职业资格中，81项工种里准入类的只有五项，焊工就是其中一项，而实际情况确实大部分的行业从业人士都是无证操作。随着技术的不断规范以及行业的相关要求，越来越多的人都想考一个电焊证，考证的优势还是非常大的，首先持证和非持证的薪资待遇相差很大，往往能够达到多出一倍或者更高的级别。因此，关于短期焊工培训的问题自然而然地成为了从业人员都比较关心的问题。焊接作为工业“裁缝”是工业生产中非常重要的加工手段，焊接质量的好坏对产品质量起着决定性的影响，那么，焊接技术未来的发展究竟如何呢？行业前景随着生产的发展，焊接广泛应用于宇航、航空、核工业、造船、建筑及机械制造等工业部门，在中国的经济发展中，焊接技术是一种不可缺少的加工手段。进入二十一世纪后，焊接是制造业中的一个重要组成部分，并且发展迅速，因此给焊接产业带来了前所未有的发展机遇，水电焊、氩弧焊、数控等技术类工种在就业日趋艰难的大形势下仍是一枝独秀。目前我国每年消耗钢材3亿吨（焊接结构约吨），需要焊机约75万台，焊接行业将在今后8~10年会持续保持增长，市场上很多优秀的焊工月薪都过万，薪资也十分可观。
1.研究的问题 2.假设 3.研究计划 4.实验材料准备 5.观察过程和实验记录 6.实验结果分析 7.研究结论.
激光加工就是利用其所具有的输出光线的高指向性和高能量，进行微小孔及狭缝等的精密加工、切割、微细焊接等。下面是我整理了激光加工技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!
谈机械制造激光加工技术
摘要：激光加工就是利用其所具有的输出光线的高指向性和高能量，进行微小孔及狭缝等的精密加工、切割、微细焊接等。激光有固体激光、液体激光和气体激光等。目前，作为加工用的以固体激光为最好。
关键词：机械 制造 激光 加工 技术
激光是通过入射光子使亚稳态高能级的原子、离子或分子跃迁到低能级受激幅射(不是自发幅射)时发出的光，也可解释为“光受激幅射后发射加强”。它是由于受激发射的发光放大现象。激光具有单色性好、方向性强、能量高度集中等特性，因此在军事、工农业生产和科学研究的很多领域中得到了广泛应用。激光加工就是利用其所具有的输出光线的高指向性和高能量，进行微小孔及狭缝等的精密加工、切割、微细焊接等。激光有固体激光、液体激光和气体激光等。目前，作为加工用的以固体激光为最好。
激光加工具有以下特点：激光加工不需要加工工具，所以不存在工具损耗问题,很适宜自动化连续操作，可以在大气中进行。功率密度高，几乎能加工所有的材料，如果是透明材料(如玻璃)，只要采取一些色化和打毛 措施 ，仍可加工。加工速度快，效率高，热影响区小。因不需要工具，又能聚焦成极细的光束，所以能加工深而小的微孔和窄缝(直径可小至几微米，深径比可达10以上)，适合于精微加工。可通过透明材料(如玻璃)对工件进行加工。
1、激光器
气体激光器
通常用二氧化碳激光器。
二氧化碳激光器的激光管内充有二氧化碳，同时加进一些辅助气体，这些辅助气体有助于提高激光器输出功率。二氧化碳激光器是目前气体激光器中连续输出功率最大、能量转换效率最高的一种激光器，能以大功率连续输出波长的激光，而且方向性、单色性及相干性好，能聚焦成很小的光斑。缺点是设备体积大，输出瞬时功率小，而且是看不见的红外光，调整光束位置不方便。
固体激光器
包括红宝石激光器、钇铝石榴石激光器、钕玻璃(掺钕的盐酸玻璃)激光器等。固体激光器的特点是体轵小，输出能量大，可以打较大较深的孔;但其能量转换效率低，制造较难,成本高。而二氧化碳激光器则具有造价低,结构简单,工作效率高，打孔质量好等优点;不足是体积大，占地面积大。
2、影响激光加工的因素
激光主要用于各种材料的小孔、窄缝等微型加工，虽然也有生产率和表面粗糙度的要求，但主要是加工精度问题，如孔和窄缝大小、深度和几何形状等。因工艺对象的最小尺寸只有几十微米，所以加工误差一般为微米级。为此，除保证光学系统和机械方面精度外，还有光的特殊影响。
输出功率与照射时间
激光输出功率大，照射时间长，工件所获得能量大。当焦点位置一定时，激光能量越大， 加工孔就大而深，锥度小。照射时间一般为几分之一至几毫秒。激光能量一定时，照射时间太长会使热量传散到非加工区;时间太短则因能量密度过大，蚀除物的高温气体喷出，也会使激光使用效率降低。
焦距与发散角
发散角小的激光束，经短焦距的聚焦物镜以后,在焦面上可以获得更小的光斑及更高的功率密度。光斑直径小，打的孔也小,且由于功率密度大，打出的孔不仅深，而且锥度小。
焦点位置
焦点位置低，透过工件表面的光斑面积大，不仅会产生喇叭口，而且因能量密度减小而影响加工深度。焦点位置太高，同样，工作表面尖斑大，进入工件后越来越大，甚至无法继续加工。激光的实际焦点在工件表面或略低于工件表面为宜。
光斑内的能量分布
激光束经聚焦后，在焦面上的光点实际上是一个直径为d的光斑，光斑内能量分布不均。中心点的光强最大，离开中心点迅速减弱，能量以焦点为轴心对称分布，这种光束加工出来的孔是正圆形的。若激光束能量分布不对称，打出的孔也不对称。
激光的多次照射
激光照射一次，加工孔的深度大约是孔径的五倍左右，且锥度较大。激光多次照射，深度将大大增加，锥度减小，孔径几乎不变。但是，孔加工到一定深度后，由于孔内壁的反射、透射以及激光的散射或吸收及抛出力减小，排屑困难等原因，使孔前端的能量密度不断减小，加工量逐渐减少，以致不能继续加工。
第一次照射后打出一个不太深而且带锥度的孔;第二次照射后，聚焦光在第一次照射所打的孔内发散，由于光管效应，发散的光在孔壁上反射的下深入孔内，因此第二次照射后所打出的孔是原来孔形的延伸，孔径基本上不变。多次照射的焦点位置固定在工件表面，不向下移动。
工件材料
各种工件材料的吸收光谱不同，经透镜聚焦到工件上的激光能量不可能全部被吸收，有相当一部分能量被反射或透射散失，吸收效率与工件材料吸收光谱及激光波长有关。在生产实践中，应根据工件材料的性能(吸收光谱)选择激光器。对于高反射和透射率的工件表面应作打毛或黑化处理,增大对激光的吸收效率。
3、激光加工的应用
激光打孔
利用激光打微型小孔，目前已应用于火箭发动机和柴油机的燃料喷嘴加工、化学纤维喷丝头打孔、钟表及仪表的宝石轴承打孔、金刚石拉丝模加工等方面。
激光打孔不需要工具，适合于自动化连续打孔。采用超声调制的激光打孔，是把超声振动的作用与激光加工复合起来。把激光谐振腔的全反射镜安装在超声换能器变幅杆的端面上作超声振动，使输出的激光尖锋波形由不规则变为较平坦排列，调制成多个尖锋激光脉冲。由此可以增加打孔深度，改善孔壁粗糙度和提高打孔效率。
激光切割
激光切割具有如下特点：(1)可以用来切割各种高硬度、高熔点的金属或非金属材料。(2)切缝窄，可以节省贵重材料(如半导体材料等)。(3)速度快，成品率高，质量好。目前，激光切割已成功应用于半导体材料、钛板、石英、陶瓷等材料的切割加工中。
激光焊接激光焊接与激光打孔的原理稍有不同
焊接时不需要那么髙的能量密度，使工件材料气化、蚀除，只需将工件加工区烧熔粘合在一起。因此，激光焊接所需的能量密度较低，通常可用减小激光输出功率来实现。
脉冲输出的红宝石激光器和钕玻璃激光器适合于点焊;而连续输出的二氧化碳激光器和YAG激光器适合于缝焊。
激光焊接过程迅速，被焊材料不氧化，热影响区小，适合于热敏感元件焊接。
参考文献
[1]哈尔滨工业大学,上海工业大学.机床夹具设计(第二版).上海:上海科学技术出版社,1989.
[2]刘文剑等.夹具工程师手册.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社,1992.
[3]李庆寿.机床夹具设计.北京:机械工业出版社,1984.
[4]孔巴德.机床夹具图册.北京:机械工业出版社,1984.
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论焊接的职业素养及技术
论高层建筑钢焊接的施工质量管理 摘要：文章分析了高层建筑钢结构焊接施工的主要特点及影响焊接质量的主要因素，指出了高层建筑钢结构安装焊接施工的难点，结合笔者多年的工作经验，提出控制焊接质量的主要措施。 关键词：高层建筑；焊接；质量管理；质量控制在我国（超）高层建筑中，由于钢结构有较多优点，越来越普遍地采用，可以预计将来在50层以上的建筑中各种形式的钢结构将成为主导结构。钢结构工程涉及面广、技术难度大，钢结构技术已成为建筑业10项新技术加以推广应用。其中焊接技术是其关键的施工技术之一，焊接质量常常是施工质量控制的关键和难点。本文分析高层建筑钢结构焊接施工的特点及影响焊接质量的主要因素，提出了控制焊接质量的主要措施。1、高层建筑钢结构安装焊接施工的主要特点及难点焊接施工主要特点高空作业；露天作业；施工作业周期较长；广泛采用高强合金钢材。如中国16Mn，日本SM41，SM50，SM53，美国A36，A572等；大量使用厚板及超厚板结构；除采用传统的焊接手工电弧焊外，广泛采用CO2气体保护半自动焊，20CO2+80%Ar：的混合气体保护半自动焊，自保护药芯焊丝焊接，自动焊；焊接质量要求高，一般均采用半熔透及全熔透焊缝。焊接施工主要难点上述特点给焊接施工带来了系列的困难，主要有：作业环境风大；温度和湿度变化大，甚至有雨雪威胁，低温焊接施工等；焊接工作量大，焊接返修困难；辅助作业工作量大；焊接自由空间受到限制；与其它工种配合交叉作业量大（如吊装、高强螺栓连接施工等）；焊接裂缝倾向较严重，部分厚板结构有层状的撕裂倾向；焊接变形量大。此外，由于高层建筑钢结构在我国发展时间不长，目前，国内专门针对高层建筑钢结构设计、施工的标准尚不完善，常常是采用国外设计、国外材料、国外总承包施工、采用国外标准，造成焊接质量控制缺乏统一的标准，这些都给焊接施工质量控制带来了困难。2、焊接质量控制的主要措施根据对上述影响焊接质量因素的分析，结合工程实际，其质量控制的主要措施为：制定焊接施工计划应根据现场钢结构安装的实际情况和技术要求，进行技术经济分析，制定切实可行的焊接施工计划。计划应包括并应确认以下主要项目。方法、材料、人员管理焊接条件；焊接方法；使用钢材（复验）；焊接材料及其管理；焊工培训、考试及管理；质量控制机构；质量控制制度；防护措施；安全措施。加工。坡口要领；坡口加工要领；引弧板安装要领；组装及焊接顺序。组装。预热要领；引弧板处理；定位焊要领；清根要领；焊缝及加工要领；后热要领；产生不良时的矫正要领；焊缝返修要领。检查。外观检查标准、方法、要领；无损检查方法、标准、要领。焊前准备质量控制焊接前进行认真的准备。“焊前准备好了等于已焊接了一半！”焊接前须对以下项目进行确认。环境。作业环境；焊接环境；安全卫生注意事项。材料及器具。电源容量；焊接材料种类及组合；焊接材料状态；使用器具状态。加工拼装。坡口形状；坡口尺寸；根部间隙；错边；背面垫板的安装状态；定位焊；引弧板的安装状态。其它。焊接坡口表面的清理和加工；预热。焊接过程中质量控制焊接过程中施焊人员应严格按焊接计划书要求及焊接工艺指导书执行，严肃工艺纪律，对以下项目进行确认。焊接顺序；焊接电源；电弧电压；焊接速度；运条方法；焊缝的设置方法；电弧的位置；前层的焊缝状态；清根；层间温度；焊条或焊丝直径的选择；后热、保温。焊后质量控制焊接后，应按设计要求、有关标准对焊缝进行严格检查，对焊缝外观、尺寸、表面及内部缺陷进行确认，其主要项目有：外观及表面缺陷。焊缝表面规整与否；压坑；焊瘤；悬垂物；咬边；火口状态；表面气孔；表面裂纹。尺寸。余高尺寸；焊接长度；角焊焊脚长度，补强角焊的大小；角焊的不等脚长。内部缺陷。裂纹；未熔合；未焊透；夹渣；气孔。处理。引弧板的处理；飞溅物清除合格与否；端部周边焊；焊缝返修。
不锈钢薄壁管全位置焊的焊接工艺、16MnR钢管固定对接单面焊双面成型CO2气保焊技术、耐热钢1Cr5Mo炉管与ZG25弯头的焊接、15MnVR钢在水电站压力钢管中的焊接技术、CO 2 焊焊接工艺及工程机械中应用、CO2焊与手工电弧焊优缺点对比分析、板厚为6mm的0Cr18Ni9钢板采用焊条电弧焊的焊接工艺评定（拉伸）、新型奥氏体耐热钢的焊接、关于单面焊双面成形质量差的原因及防止措施等这些
1.研究的问题 2.假设 3.研究计划 4.实验材料准备 5.观察过程和实验记录 6.实验结果分析 7.研究结论.
由于焊接的热输入是可选择的，所以为激光束钎焊在电子行业的封装陶瓷玻璃外壳应用开辟了新的途径。在氧化铝基体材料上、在D263窗玻璃（硼硅酸玻璃）平块窗玻璃上和两块平块窗玻璃上用膨胀系数相当的玻璃钎料进行的钎焊试验表明，钎焊接头没有任何裂缝，气孔率低，密封性好，不漏氦气。电弧螺栓钎焊（ASB）已经达到适合作为制造业连接技术的阶段。例如：现已应用于连接高碳钢的钢板和螺栓，在普通焊接中，零件会变得更硬且脆，甚至对于直径为16mm的螺栓，熔深实际为零。而ASB则大大减少了氢致裂缝，由于金属间相的存在，提高了硬度，因此能够在非合金钢和合金Cr－Ni钢之间进行螺栓连接。最初的试验表明，甚至能将Cr－Ni螺栓与铝板钎焊到一起。使用与螺栓焊相同的设备技术也可进行电弧螺栓钎焊，特别是短时间抬起起弧的方案极其适合。在电弧螺栓钎焊中，不象螺栓焊那样电弧在被连接的零件之间产生通常的熔池。下面的实例表明了ASB应用的可能性。例如：对于的9ISZV的铁轨材料，用箔钎料进行ASB焊接达到了很好的效果，在拉伸和折弯试验中，试件被损坏，螺栓未受影响，而且可以被折弯到90o；另一项是在建筑监管部门使用的电弧螺栓钎焊也获得了良好的结果。使用ASB技术，甚至可以将φ16mm的“黑色”螺栓钎焊到“白色”的钢板上（Cr－Ni，厚度为）。当板材厚度达到时，ASB接头的强度要低于螺栓的焊缝，但高于普通火焰钎焊的接头。当板厚>时，在同样的材料之间，ASB接头的强度与螺栓焊的接头相同。对这两种焊接进行比较，电弧螺栓钎焊所需的热量输入大大降低，大大减少了熔深，并且强度高，甚至对于对硬度增加敏感的钢材也是如此。随着镁作为制造材料的增加，钎焊技术也得到相应的发展，AZ91A和AZ31是作为基体材料的。根据漫流实验的测试结果，Mg-Zn合金可以用来作为钎焊钎料，不同的纯金属箔用来作为点钎焊试验的消耗材料。研究表明，用Mg-Zn钎焊焊料可以连接钎焊AZ91A材料。对于点钎焊来说，铝箔是最适合的消耗材料。为了进行氧化铝和金属的钎焊，还开发了钯基高温钎焊合金。它除了高熔化温度（1555℃）和抗氧化特性外，钯可以与许多元素形成晶体，这就有可能根据需要开发钎料，铬、钒、钛和钇可作为合金元素加入。在钎焊氧化铝（Al300含有的Al2O3，并把CaO和SiO2作为冶金粉末加入；Al997含有的Al2O3）的过程中，对钯钎焊合金的浸润特性和钎接特性进行了实验研究。为此，不仅使用Pd-6Cr、Pd-10Cr和Pd-6V钎焊合金制作金属箔，而且也使用纯的钯、钛、钇、钒和铬元素钎焊合金制作金属箔。由于氧化的问题，不可能清楚地认识合金金属箔的浸润特性。似乎Al 997可以浸润，而 AI 300不能。与此形成鲜明对照的是，在现场用 Al 300制作的合金却表现出良好的浸润特性，所有的钎焊合金在室温下都能获得较高的连接强度。用Pd－6Cr焊制的接头其强度可以耐1000℃的高温。
近五年间，我国焊接材料行业发展较快，目前已成为世界第一焊接材料生产大国，总产量已近120万吨。在产品结构上也在发生着改变，总体趋势是电焊条的产量由增加而至稳定，焊丝（包括气保护焊丝和埋弧焊丝）产量逐年不断增加，烧结焊剂和钎料的产量也在逐年增加，焊接材料总产量的增长也由快而至缓慢。 2．1．1 电焊条 目前我国焊条生产企业大约有近500家，其中具备完善的生产条件、检测手段和合理的质保体系的近300家，具备一定生产条件，缺乏检测手段的近200家，全行业的生产能力超过150万吨，远远超出市场的需求。电焊条生产企业分布于除西藏外的各个地区，隶属于机械、冶金、能源、造船、农业等各部门，经济类型有国有、集体、私营、合资、独资、股份制。 电焊条行业在经历了92年～93年的效益巅峰期后，由于生产企业的快速增多，致使生产能力快速提高，产量不断增加，因而导致普通产品价格不断下降，焊条的利润率大幅降低至无利或亏损。目前，除少数规模经营、多产业发展和以特种焊条（指低氢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、镍基焊条、铸铁焊条及其它特殊用途焊条）特色经营的企业保持一定的利润外，其它大部分企业处于保本或亏损状态中。普通碳钢焊条的生产越来越集中于几个大的焊材生产企业，如天津金桥焊材公司、天津大桥集团公司、四川大西洋集团公司、上海焊接器材有限公司、江苏宇宙集团公司等。 面对激烈的市场竞争，各中小企业都在积极的降低原辅材料成本和能源消耗成本，以维持经营，由此带来了一些企业在产品质量上一定程度的下降，较大的企业除利用规模经营、加强管理、提高技术水平等手段降低电焊条的生产成本以外，还积极调整产品结构，开拓焊丝、焊剂或其它产业，以提高企业的市场竞争能力，并积极开拓国外市场。 2．1．2 焊丝 （1）气保护实芯焊丝 目前全国的气保护实芯焊丝生产企业有150余家，已从德国、瑞典、加拿大、日本、瑞士、意大利及台湾地区引进各种生产设备近50套，总投资达5000多万美元，国产或自行研制的设备100余条，生产能力达20余万吨，主要由国有、集体、私营、合资及独资企业组成。另外一些大型焊条生产厂逐渐成为焊丝生产的骨干企业。近五年来大部分企业在关键性技术方面取得了突破性进展，因而各生产企业均在增加气保护焊丝的生产设备和产量，但由于冶金方面的影响，气保护焊丝的品种较少，除ER49-1和ER50-6型号生产量较大外，其余大部分品种产量较小。 （2）气保护药芯焊丝 近五年来，药芯焊丝的生产得到了较大的发展，从96年的500余吨产量发展至2000年的4000余吨，目前已有28个生产企业（包括3家外资企业），共有生产线38条。其中引进生产线20条，自制生产线18条，现有设备生产能力达2万余吨。目前年产量超过500吨的企业有3～4家，大部分生产设备处于闲置或不能发挥应有能力的状态。 （3）埋弧焊丝 目前能够供应埋弧焊丝的企业有数百家，部分企业可以盘状供货，由于埋弧焊工艺除单电极外，已进步至多电极及焊丝规格的增大等，使得埋弧焊丝的应用量逐年有所增加，近年来镀铜埋弧焊丝的数量不断增多。 2．1．3 焊剂 我国焊剂生产企业有30余家，整个焊剂行业年生产能力15万吨左右，其中熔炼焊剂11～12万吨，烧结焊剂3～4万吨。目前能够生产烧结焊剂的企业有十余家。近年来，烧结焊剂市场不断扩大，烧结焊剂在焊剂中的比例也在不断提高。 2．1．4 钎料 钎焊材料属于有色金属行业，目前钎焊材料生产厂已遍布全国，初步统计有近300多家。其中生产硬钎料的厂家有60余家，这些厂家除一小部分归属冶金、机械、中国人民银行及有色金属总公司外，大部分为集体和民营、私营企业。生产的钎料品种达600余种。各种钎料的产量已达4～5万吨，钎焊材料的应用已遍及到各行各业。随着家电行业、微电子行业、以及信息产业的不断发展，钎焊材料的发展面临着新的发展机遇。 2．2 五年来（1996～2000年）焊接材料行业生产情况统计资料 1996年～2000年，焊接材料行业各种材料的年产量统计数字见表2-1-1，出口量统计数字见表2-1-2，销售额统计数字见表2-1-3，各类焊接材料的品种变化见表2-1-4。 表2-2-1 产量 （单位：万吨） 年份 产品 1996 1997 1998 1999 2000 电焊条 60 72 82 88 90 焊丝 气保护焊 埋弧焊 焊 剂 钎 料 合 计 表2-2-2 出口量 （单位：万吨） 年份 产品 1996 1997 1998 1999 2000 焊条 焊丝（合计） 焊剂 合计 表2-2-3 销售额 （单位：亿元） 年份 产品 1996 1997 1998 1999 2000 焊条 焊丝（合计） 焊剂 合计 39 53 表2-2-4 品种数 （ 单位：个） 年份 产品 1996 1997 1998 1999 2000 焊条 320 368 380 390 400 焊丝 75 84 90 95 100 焊剂 50 60 70 80 90 合计 100 180 300 450 600 2．3 焊接材料行业合资、合作及技术引进情况 在1996年～2000年间，焊接材料行业技术引进主要在焊丝行业（包括实芯焊丝和药芯焊丝）。焊条行业的技术引进只有四川大西洋焊接材料股份有限公司从德国引进的320吨油压机和低温连续烘炉以及从台湾引进的E308L-16、E347-16和EZNi-1焊条技术。技术引进情况见表2-3-1。行业中较大的变化是锦泰金属工业公司在收购了原集宁焊条厂后，又托管经营江苏宇宙焊材公司。 国内的校企合作有北京工业大学与原北京焊接材料厂成立的北京金太阳药芯焊丝有限公司。国内大专院校和科研院所与生产企业之间就某一项目（产品）进行的合作更为常见。独资、合资和合作企业见表2-3-2。 表2-3-1 技术引进情况 序号 引进单位 引进内容 引进国别 时间 引进数量 1 唐山信大焊材公司 镀铜、绕丝设备 德国 1996 1 2 湖北先达焊材公司 镀铜、绕丝 德国 1996 1 药芯焊丝设备+软件（2） 德国 1996 1 3 广州威特斯有限公司 药芯焊丝设备 日本 1996 1 4 浙江嘉兴东方焊业有限公司 药芯焊丝设备+软件（3） 日本 1996 1 5 山东淄博飞乐焊材公司 药芯焊丝设备+软件（3） 意大利 1999 1 6 北京安泰科技股份公司 药芯焊丝+软件（3） 日本 2000 7 四川大西洋焊材股份公司 焊条生产线+低温烘炉 德国 1998 1 镀铜焊丝 台湾、日本 1997 1 E308L-16、 E347-16、EZNi-1焊条技术 台湾 1997 表2-3-2 合资、合作企业 企业名称 合资（合作）方 合作方式 经营范围 集宁瑞泰金属工业公司 台 湾 独资 电焊条 自贡大西洋焊丝公司 中国、台湾 合资 CO2气保护焊丝 天泰焊材（昆山）公司 台 湾 独资 药芯焊丝 北京钢廉焊材公司 中国、香港 合资 药芯焊丝 山东淄博飞乐焊材公司 中国、香港 合资 药芯焊丝 北京金太阳药芯焊丝公司 原北京焊材厂 北京工业大学 合作 药芯焊丝 哈焊钎料有限责任公司 哈尔滨有色金属冶炼厂 哈尔滨焊接研究所 合作 钎料 2．4 新品种及科研开发情况 近年来，各生产企业针对水电、核电、桥梁工程及国防军工产品相继开发了许多专用焊接材料，包括焊条、焊丝、焊剂及钎料等。 焊条行业的新产品及科研开发主要集中于低氢型焊条和不锈钢焊条，尤其是用于军工、核电的高强度超低氢焊条。太原理工大学焊接材料研究所，凭借其多年在不锈钢焊条产品及其相关技术的研究成果上报的奥氏体不锈钢焊条成果获2000度年国家科技进步二等奖。 焊丝行业的研究开发主要是药芯焊丝的配方技术和加工制造技术。北京钢廉公司依托钢铁研究院的技术力量，天津三英公司依托天津大学的研究力量，在这方面的工作较为突出。 焊剂行业的研发近年来主要是在烧结焊剂新品种的开发上较为突出，针对加氢反应器、核电、火电工程开发的烧结焊剂及配合管道铺设中钢管制造开发的烧结焊剂都获得了应用。 钎料行业近年来的研究开发活动最为活跃，钎焊材料的研发机构不断增加，生产厂家逐年增多，研究论文逐年增加，论文水平不断提高，在无银、低银钎料、低锡钎料及无铅钎料的研究及应用上取得较大进展，钎料的加工成型技术有了新的突破，膏状钎料的研究与生产取得多项成果。 2．5行业发展趋势 从1996年到2000年焊材行业中各种材料的发展可以看出，适应焊接生产向高效率、高质量、低成本及自动化方向发展的材料正在不断增加，适应电子技术发展的钎焊材料也在快速发展，而普通焊条产品已经开始逐渐由巅峰产量而下降，低价位的扩张已经到了极限。综合市场趋向，“十五”期间焊材行业未来的发展趋势如下： 2．5．1 电焊条 由于普通焊条低价位的产量扩张已经达到极限，未来此种焊条的产量将会逐渐萎缩，而相应的焊条的产品结构将会得到调整，特种焊条（指低氢、耐热钢、不锈钢、镍基及堆焊焊条等）的比例将会提高，焊条总量将会下降，焊条产量在整个焊接材料所占比例将会下降，将逐渐下降到65%或更低。 2．5．2 焊丝 （1）气保护实芯焊丝 虽然目前气保护实芯焊丝品种很少，能够提供给市场的主要有ER49-1和ER50-6两种产品，但其需求量与产量逐年在增加，其产量占整个焊材的比例将逐渐上升到20%左右。 （2）药芯焊丝 药芯焊丝的产量在1996年～2000年间增长率较高，目前国内产量最大的是气保护碳钢药芯焊丝，将来药芯焊丝的品种将会快速增加，实芯焊丝不能提供的用于低温钢、耐候钢、耐热钢、耐海水腐蚀钢及高强度结构钢用的焊丝将由药芯焊丝的产品填补，另外用于输油气管道焊接的自保护药芯焊丝及各行业表面修复用的堆焊用药芯焊丝产品也将不断开发，因而“十五”期间，药芯焊丝将得到长足发展，其占全部焊材的比例将增加到3%左右。 （3）埋弧焊丝 埋弧焊丝的比例将不会有大的变化，我国将保持在10%～13%的比例。 2．5．3 焊剂 埋弧焊剂和埋弧焊丝一样，总产量也将保持在一定的范围内，不会有大的增长，但埋弧焊剂的结构将会发生一定的变化。“十五”期间，在埋弧焊剂的总量中，烧结焊剂的比例将会增加，而熔炼焊剂的比例将会有所下降。 2．5．4 钎料 由于家电行业，微电子行业及信息产业的快速发展，对于钎焊材料的需求也在不断增加，适应于新技术发展的新型钎料产品将不断被开发出来，“十五”期间，钎料产量占焊材总产量的比例将增加至6%。
激光焊接机的优点：1速度快，深度大，变形小。2能在温室或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。3可焊接难熔材料，并对异性材料施焊，效果良好。4激光聚焦后，功率密度高。5可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小光斑，能精准定位，可应用大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。6可焊接难以接近的部位，施行非接触远距离焊接，具有很大的灵活性。7激光束易实现光束按时间与空间分光，能进行多光束同时加工多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。但是，激光焊接也存在一定的局限性：1要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。 这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小，焊缝宰，为加填充金属材料。若工件装配精度高或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺焊。2激光器及相关系统成本较高，一次性投资较大。
近年来，受益于激光技术进步，激光焊接设备在各行业渗透率不断提高，同时激光焊接设备下游应用的新能源汽车、锂电池、显示面板、手机消费电子、航空航天等领域需求旺盛，我国激光焊接设备保持稳定增长。激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。1. 大功率YAG激光焊接随着激光器不断地发展进步，光纤激光器、盘式激光器相继问世，新型激光器的出现，带来的不仅是更稳定的光束质量，还有更大的能量。万瓦级激光器为激 光焊接提供了更为广阔的应用空间，为实现较厚结构件的拼接、搭接以及高反射率金属材料的激光焊接打开了突破口。因此，大功率必定成为今后激光焊接技术发展 应用的一个主要的方向。2. 激光焊接过程实时监测激光焊接时放出的光、蒸气和等离子体、熔池压力变化引起的声音、焊件中机械应力引起的超声波、金属蒸气或等离子介电常数、反射激光功率、熔池及小孔 的行为都在一定程度上反映了焊接过程的机理，对其进行直接观察及分析，一方面可以实现焊接自动化，另一方面可以直观地了解焊接过程，有助于研究焊接机理从 而更好地控制缺陷。3. 铝合金激光焊接的研究铝合金作为航空材料中使用较多的材料，其激光焊接一直处于一个比较尴尬的局面：一方面，激光焊接铝合金变形小且能实现减重20%左右，另一方面，由 于铝合金的特性，对光的反射强，散热快，而且容易产生气孔等缺陷。因此，铝合金的激光焊接的研究倍受关注，并将作为激光焊接在航空制造业中急待改进发展的技术方向之一。4. 多种激光焊接方法的应用随着激光焊接技术的发展，单一的激光焊接技术已经远远不能满足针对不同材料、不同结构件的焊接需要，应运而生的则是各种新焊接方法的创新及研究。依靠新出现的激光焊接方法或者多种方法的复合，希望能解决目前激光焊接中所遇到的问题。5. 激光焊接设备在汽车行业中的应用 激光焊接设备对传统的汽车焊接工艺带来了冲击性的影响，各大汽车公司对此都抱有十分积极的态度，采用新技术就意味着更强的竞争力，激光焊接设备在焊接铝材，用焊接件代替铸件以及全车身构架结构焊接的应用前途最大。机床附件生产厂家应该抓住商机，在激光设备所用的工程塑料拖链、防护罩等方面下功夫。拖链、防护罩有效的保护激光焊接设备的电线、电缆，导轨。特别适用于激光加工车间和自动化生产线。更适合汽车生产线的需要。如今国家已经在全趋势发展过程中，激光焊接设备更是加工业，粉未冶金，汽车产业等这种制造行业的头等大事，随之世界经济的慢慢复苏和在我国经济发展的不断迅速发展趋势，激光焊接设备的需要量将逐渐提升。激光焊接设备的产供销公司应把握住这一整好机会，深化推进原来销售市场，并勤奋发展更宽阔的潜在性销售市场。 博联特科技有限公司作为国内激光技术的佼佼者，与众多优质厂商长期保持着良好的合作关系，有幸为市场提供先进激光加工技术的机会，为激光行业贡献一份绵薄之力。武汉博联特科技有限公司，激光设备行业的领先者。网址：
轴承清洗传输线的设计与研制基于PLC的夹具自动化教学实验系统的开发面向机械制造的虚拟仪器检测系统的研究和开发罗克韦尔自动化公司OEM配套业务发展战略研究关于降低机械制造成本的方法研究《机械制造技术基础》课程网络实验系统的研制分段多参数输入抛光机控制系统的研究与设计片式电容装配联动机开发及质量检测的研究与实现车床C620的数控改造项目制造型企业作业成本管理信息系统研究武汉市高职高专学生英语学习动机研究基于Pro/E的径向珩轮三维自动化造型及仿真研究基于交易成本视角的临港科技园的建设初探基于嵌入式数控的激光切雕控制系统研究与开发气缸可靠性试验及数据处理方法的研究汽车车身焊接图像识别算法研究单轨列车清洗机研究与设计运动控制技术研究及运动控制板卡开发基于GSM短信模式的温度远程监控系统的研究自动化焊接机器人生产线优化研究大网格非等径钢筋网自动焊接设备的设计汽车车桥半轴套管、过渡接盘焊接设备PLC控制及焊接工艺矿井提升机PLC智能控制系统研究基于串口通信的可视化设计与实现嵌入式机器视觉测控系统轮毂轴承清洗机的研制多工位压力机快速换模系统的电控永磁夹紧研究电力系统提高电能质量方法的研究与实践机床制造企业立体仓库信息管理系统的研究破碎设备液压控制系统的优化设计及故障诊断专家系统初探SOFT型CNC数控系统控制软件的开发花键、螺纹冷滚压成形自动建模与仿真系统开发多工艺金相切割机自动控制系统的设计与研究机电液一体化小型自动生产线的研制电磁式动力吸振器的研究与设计基于CPLD的金相抛光机自动控制系统设计基于文本指令的嵌入式数控系统软件开发定点倾转式电炉及阀控缸角位移控制系统研发二辊矫直机矫直辊CAD/CAM系统的研究和开发聚合物配制站自动化控制系统设计及实现模块化理论在企业中的应用研究Cryostats智能测控系统的设计、研制及其网络化研究机械设计过程中信息集成技术的研究汽车车锁锁芯自动装配系统的研制开发高速加工工具系统研究基于双系统控制的YX-C46-SK数控化改造数控加工实验教学系统的研究与开发新型镀铬量检测分析仪的研究水润滑高速高精密主轴研究长安汽车发动机缸体机械加工自动线总体设计与研究这些都可以，轴承清洗传输线的设计与研制基于PLC的夹具自动化教学实验系统的开发面向机械制造的虚拟仪器检测系统的研究和开发罗克韦尔自动化公司OEM配套业务发展战略研究关于降低机械制造成本的方法研究《机械制造技术基础》课程网络实验系统的研制分段多参数输入抛光机控制系统的研究与设计片式电容装配联动机开发及质量检测的研究与实现车床C620的数控改造项目制造型企业作业成本管理信息系统研究武汉市高职高专学生英语学习动机研究基于Pro/E的径向珩轮三维自动化造型及仿真研究基于交易成本视角的临港科技园的建设初探基于嵌入式数控的激光切雕控制系统研究与开发气缸可靠性试验及数据处理方法的研究汽车车身焊接图像识别算法研究单轨列车清洗机研究与设计运动控制技术研究及运动控制板卡开发基于GSM短信模式的温度远程监控系统的研究自动化焊接机器人生产线优化研究大网格非等径钢筋网自动焊接设备的设计汽车车桥半轴套管、过渡接盘焊接设备PLC控制及焊接工艺矿井提升机PLC智能控制系统研究基于串口通信的可视化设计与实现嵌入式机器视觉测控系统轮毂轴承清洗机的研制多工位压力机快速换模系统的电控永磁夹紧研究电力系统提高电能质量方法的研究与实践机床制造企业立体仓库信息管理系统的研究破碎设备液压控制系统的优化设计及故障诊断专家系统初探SOFT型CNC数控系统控制软件的开发花键、螺纹冷滚压成形自动建模与仿真系统开发多工艺金相切割机自动控制系统的设计与研究机电液一体化小型自动生产线的研制电磁式动力吸振器的研究与设计基于CPLD的金相抛光机自动控制系统设计基于文本指令的嵌入式数控系统软件开发定点倾转式电炉及阀控缸角位移控制系统研发二辊矫直机矫直辊CAD/CAM系统的研究和开发聚合物配制站自动化控制系统设计及实现模块化理论在企业中的应用研究Cryostats智能测控系统的设计、研制及其网络化研究机械设计过程中信息集成技术的研究汽车车锁锁芯自动装配系统的研制开发高速加工工具系统研究基于双系统控制的YX-C46-SK数控化改造数控加工实验教学系统的研究与开发新型镀铬量检测分析仪的研究水润滑高速高精密主轴研究长安汽车发动机缸体机械加工自动线总体设计与研究
目 录一、激光加工的起源和原理-------------------------------------------------------5二、激光加工的特点---------------------------------------------------------------5三、激光加工的应用---------------------------------------------------------------6四、激光的发展趋势---------------------------------------------------------------7五、结论-----------------------------------------------------------------------------8六、致谢-----------------------------------------------------------------------------9现代制造技术特种加工---激光加工1、激光加工的起源和原理随着科学技术的发展和社会需求的多样化，产品的竞争越来越激烈，更新换代的周期也越来越短。为此，要求不但能根据市场的要求尽快设计出新产品，而且能在尽可能短的时间内制造出原型，从而进行性能测试和修改，最终形成定型产品。而在传统制造系统中，需要大量的模具设计、制造和调试等工作，成本高，周期长，已不能适应日新月异的市场变化。为了提高研发和生产速度，快速而精确地制作出高质量、低成本的模具和产品，能对市场变化做出敏捷响应，人们作了大量的研究和探索工作。随着工业激光器价格的不断下降和工业激光加工技术的日益成熟，给模具制造和产品生产工艺带来了重大变革激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。2、激光加工的特点激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势：由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有影响或影响极小。因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此是一种极为灵活的加工方法。使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好。3、激光加工的应用激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、焊接、热处理等。 某些具有亚稳态能级的物质，在外来光子的激发下会吸收光能，使处于高能级原子的数目大于低能级原子的数目——粒子数反转，若有一束光照射，光子的能量等于这两个能相对应的差，这时就会产生受激辐射，输出大量的光能。激光加工的应用主要有以下几个方面：、激光打孔采用脉冲激光器可进行打孔,脉冲宽度为～1毫秒,特别适于打微孔和异形孔,孔径约为～1毫米。激光打孔已广泛用于钟表和仪表的宝石轴承、金刚石拉丝模、化纤喷丝头等工件的加工。 、激光切割、划片与刻字在造船、汽车制造等工业中,常使用百瓦至万瓦级的连续CO2激光器对大工件进行切割,既能保证精确的空间曲线形状,又有较高的加工效率。对小工件的切割常用中、小功率固体激光器或CO2激光器。在微电子学中，常用激光切划硅片或切窄缝，速度快、热影响区小。用激光可对流水线上的工件刻字或打标记，并不影响流水线的速度，刻划出的字符可永久保持（图1）。 图1激光刻字 、激光微调采用中、小功率激光器除去电子元器件上的部分材料，以达到改变电参数（如电阻值、电容量和谐振频率等）的目的。激光微调精度高、速度快，适于大规模生产。利用类似原理可以修复有缺陷的集成电路的掩模，修补集成电路存储器以提高成品率，还可以对陀螺进行精确的动平衡调节。 、激光热处理用激光照射材料，选择适当的波长和控制照射时间、功率密度，可使材料表面熔化和再结晶，达到淬火或退火的目的。激光热处理的优点是可以控制热处理的深度，可以选择和控制热处理部位，工件变形小,可处理形状复杂的零件和部件,可对盲孔和深孔的内壁进行处理。例如，气缸活塞经激光热处理后可延长寿命；用激光热处理可恢复离子轰击所引起损伤的硅材料。激光加工的应用范围还在不断扩大，如用激光制造大规模集成电路，不用抗蚀剂，工序简单,并能进行微米以下图案的高精度蚀刻加工，从而大大增加集成度。此外，激光蒸发、激光区域熔化和激光沉积等新工艺也在发展中。、激光焊接激光焊接强度高、热变形小、密封性好，可以焊接尺寸和性质悬殊，以及熔点很高(如陶瓷)和易氧化的材料。激光焊接的心脏起搏器，其密封性好、寿命长，而且体积小。4、激光的发展趋势激光加工用于再制造业和应用于其他制造业一样，有其不可替代的优点，并优于其它加工技术。激光加工用于再制造业是由相变硬化发展到激光表面合金化和激光熔覆，由激光合金涂层发展到复合涂层及陶瓷涂层，从而使得激光表面加工技术成为再制造的一项重要手段。它主要是采用5KW~10KWCO2高功率激光器及其系统。 与国际上激光加工系统相比，我国的激光加工系统差距甚大，仅占全球销售额的4%左右。主要表现为：高档激光加工系统很少，甚至没有；主力激光器不过关；微细激光加工装备缺口较大；而这些领域我国的生产 加工企业正在积蓄力量稳步进入，国内应用市场有很大发展空间。预测今后2-3年内，我国激光加工销售额将会由2008年的35亿人民币上升翻一倍，也就是说会达到70亿元产值。 国内各类制造业接受了激光加工技术，它可使他们的产品增加技术含量，加快产品更新换代，为适应21世纪高新技术的产业化、满足宏观与微观制造的需要，研究和开发高性能光源势在必行。目前正在积极研制超紫外、超短脉冲、超大功率、高光束质量等特征的激光，尤其是能适应微制造技术要求的激光光源更是倍受关注，并已形成国际性竞争。5结论本文对激光加工的原理、起源、应用、发展趋势等做了详细的介绍，并结合激光加工等常见的问题作出分析，对激光加工工艺的理解有一定的帮助。参考文献[1]刘晋春、赵家齐、赵万生.特种加工（第4版）[M].机械工业出版社，2007.[2]宋威廉，激光加工技术的发展[M].北京：机械工业出版社，2008.[3]赵万生.特种加工技术[M].北京：机械工业出版社，2004.[4]张辽远.现代加工技术[M].北京：机械工业出版社，2002.[5]刘振辉，杨嘉楷.特种加工[M].重庆：重庆大学出版社，1991.
《模具工业》2001. No . 4 总 242 40激 光 加 工 技 术 在 模 具 制 造 中 的 应 用江苏理工大学(江苏镇江 212013) 张 莹 周建忠 戴亚春[摘要]随着激光加工技术的日趋成熟和工业用大功率激光设备价格的逐渐下降 ,给产品和模具的制造工艺带来了新的变革 ,在模具制造、 模具表面强化与维修、 取代模具等 3个方面 ,就激光优化模具制造工艺作了较为详细的分析和探讨。关键词 模具 激光 工艺优化[ Abstract ]Wi t h t he mat uri ng of t he las e r p r oces si ng t echnology and t he dec r easi ng of p rice of t hei ndus t rial la r ge - p owe r las e r e quipme nt , a new i nnovat ion was br ought t o t he manuf act uri ngt echnology of t he p r oduct s and t he dies and moulds . A r elat ively de t ailed analysis and dis cus sionwas made on t he las e r op t imized manuf act uri ng p r oces s f or dies and moulds f r om t hr e e asp ect s ofmanuf act uri ng , s urf ace r ei nf orceme nt and mai nt e nance , and s ubs t i t ut ive dies or moulds .Key words die and mould , las e r , t echnological p r oces s op t imizat ion1 引 言激烈的市场竞争使制造企业对快速响应市场需求和一次制造成功等要求日益迫切。而在常规制造系统中 , 产品生产所需大量模具的设计、制造和装配调试不仅耗费大量资金 , 更严重的是延长了产品生产的准备时间 , 从而延长了新产品开发周期 ,形成制造过程中的瓶颈。因此 , 如何快速有效地制造出高质量、低成本的模具及产品 , 就成为人们不断探索的课题。随着激光加工技术的日趋成熟和工业用大功率激光器设备价格的下降 , 给产品和模具制造工艺带来了重大变革。本文在模具制造、模具表面强化与维修、取代模具等 3个方面 , 就激光加工在模具制造中的应用作一些探讨。2 模具制造2. 1 模具的激光叠加制造1982年 ,日本东京大学的中川教授等人提出用薄片叠加法制造拉伸模 , 1985年 , 美国加州某公司推出了模具的激光叠加制造法 , 并获得专利 , 其工艺流程见图 1 ,原理为将激光切割的多层薄板叠加 ,并使其形状逐渐发生变化 , 最终获得所需的模具立体几何形状。日本在冲模的激光叠加制造方面已达到实用阶段 ,所制的凸、 凹模质量高 ,加工尺寸精度— — —— — —— — —— — —— — —— — ——收稿日期:2000年8月10日已达 ±0. 01mm ,切割厚度为 12mm。 经激光切割后 ,在切口表面形成深 0. 1～0. 2mm、 硬度为 800HV 的硬化层 ,用来冲裁 1mm 厚的钢板 ,单凭自冷硬化层就可冲压 10 000 件 , 如在激光切割后再经火焰淬火 ,则可冲压 3～5万件。 由于各薄板间的连接简单 ,故用叠加法制作冲模 ,成本可降低一半 ,生产周期大大缩短。用来制造复合模、落料模和级进模等都取得了显著的经济效益。图 1 激光叠加模具制造工艺流程由模具 CAD 和激光切割相结合构成一个完整的模具 CAD/ CAM 系统 ,实现板料切割的 FMS ,适用于多品种小批量生产。用激光切割的薄板来叠加合成任意三维曲面的制造系统 , 不仅为在塑性加工和模具领域中实行 FMS 提供了思路 , 而且对于内部结构复杂的模具制造 ,如型孔、 中孔体及复杂的冷却管道等 ,也是快速而经济的制造模具的有效方法 ,并且能带动其他技术如固相扩散等的发展。2. 2 快速模具制造模具 CAD三维设计二维外形NC 程序激光切割去除梯级创层面精加工成形模具装配薄片连结精加工NC 程序模 具 制 造 技 术《模具工业》2001. No . 4 总 242 41快速成型制造技术(RPM)是 80年代后期出现的一项制造技术 , 目前 RPM 技术已发展了十几种工艺方法。基于 RPM 技术快速制造模具的方法多为间接制模法 , 即利用 RPM 原型间接地翻制模具。(1) 软质简易模具 (如汽车覆盖件模具) 的制作。采用硅橡胶、低熔点合金等将原型准确复制成模具 , 或对原型表面用金属喷涂法或物理蒸发沉积法镀上一层熔点极低的合金来制作模具。这些简易模具的寿命为 50～5 000件 ,由于其制造成本低 ,制作周期短 , 特别适用于产品试制阶段的小批量生产。(2) 钢质模具制作。RPM 原型 — — — 三维砂轮— — — 整体石墨电极 — — — 钢模 ,一个中等大小、 较为复杂的电极一般 4～8h 即可完成。 美国福特汽车公司用此技术制造汽车覆盖件模具取得了满意的效果 ,与传统机械加工制作模具相比 , 快速模具制造省去了耗时、 昂贵的 CNC加工 ,加工成本及周期大大降低 ,具有广阔的应用前景。3 模具表面强化与修复为提高模具的使用寿命 , 常常需对模具表面进行强化处理。常用的模具表面强化处理工艺有化学处理 (如渗碳、 碳氮共渗等) 、 表层复合处理 (如堆焊、 热喷涂、 电火花表面强化、 PVD 和 CVD 等) 以及表面加工强化处理(如喷丸等) 。这些方法大多工艺较为复杂 , 处理周期较长 , 且处理后存在较大的变形。采用激光技术来强化和修复模具 , 具有柔性大 , 表面硬度高 , 工艺周期短 , 工作环境洁净等优点 ,因此具有很强的生命力。3. 1 激光相变硬化激光相变硬化 (激光淬火) 是利用激光辐照到金属表面 , 使其表面以很高的升温速度达到相变温度 (但低于熔化温度) 而形成奥氏体 ,当激光束离开后 , 利用金属表面本身热传导而发生自淬火 , 使金属表面发生马氏体转变 , 形成硬度高、抗磨损的表层 , 从而使金属表面得到强化。所用设备为三轴联动的数控激光加工机。影响激光强化的主要因素有激光功率、光斑尺寸和扫描速度。在强化过程中要对这些参数进行优化 , 并对具体材料选择合适的激光处理参数。对于CrWMn、 Cr12MoV、 Cr12、 T10A 及 Cr-Mo 铸铁等的常用模具材料 , 在激光处理后 , 其组织性能较常规热处理普遍改善。 例如 ,CrWMn 钢在常规加热时易在奥氏体晶界上形成网状的二次碳化物 , 显著增加工件脆性 ,降低冲击韧性 ,使用在模具刃口或关键部位寿命较低。采用激光淬火后可获得细马氏体和弥散分布的碳化物颗粒 ,清除网状 ,并获得最大硬化层深度以及最大硬度 1 017. 2HV。Cr12MoV 钢激光淬火后的硬度、抗塑性变形和抗粘磨损能力均较常规热处理有所提高。对 T8A 钢制造的凸模和Cr12Mo 钢制造的凹模 ,激光硬化深 0. 12mm ,硬度1 200HV , 寿命提高 4～6倍 , 既由冲压 2万件提高到 10～14万件。 对于 T10钢 ,激光淬火后可获得硬度 1 024HV、 深 0. 55mm 的硬化层;对于 Cr12 ,激光淬火后可获得硬度 1 000HV、 深 0. 4mm 的硬化层 ,使用寿命均得到了较大的提高。3. 2 激光涂覆激光涂覆是用激光在基体表面覆盖一层薄的具有一定性能的涂覆材料 , 这类材料可以是金属或合金 ,也可以是非金属 ,还可以是化合物及其混合物。在涂覆过程中 , 涂覆层在激光作用下与基体表面通过熔合迅速结合在一起。它与激光合金化的主要区别在于经激光作用后涂层的化学成分基本上不变化 , 基体的成分基本上不进入涂层内。激光涂覆工艺实用的材料范围很广 , 正在研究的母体材料有低碳钢、 合金钢、 铸铁、 镍铬钛耐热合金等 ,研究的添加材料有钴基合金、 铁基合金和镍基合金等。采用激光技术在有送粉器的 2kW CO2 激光器上 , 对 4Cr5MoV1Si 钢基体表面涂覆一层由镍基高温合金和 WC + W2C 粒子组成的高温耐磨合金粉末 ,在激光功率 P = 1 500W ,送粉量为 10g/ min ,工件移动速度为 2～3mm/ s 条件下 ,获得多道搭接的大面积高温耐磨合金。 在试验温度为 600℃ 时 ,硬度为 550～580HV0 .2 ; 在温度为 950℃时 , 硬度为100～200HV0 .2。 可见在 1 000℃ 左右高温下 ,涂覆层仍有很高的强硬性 , 是较理想的高温模具耐磨合金。另外 , 采用激光涂覆方法来修复已磨损的冲模及拉伸模等 ,可大大延长模具的使用寿命 ,降低模具的使用成本。3. 3 激光堆焊对于一些汽车覆盖件冲裁修边模具 , 为提高使用寿命 ,节省优质模具材料 ,刃口往往采用在较差的基体材料上堆焊一层性能优异的合金。 过去 ,堆焊大多采用人工氧 — 乙炔火焰堆焊法 ,这种方法虽然设备《模具工业》2001. No . 4 总 242 42费用低 ,但功率密度不高(102～103W/ cm 2) ,且难以进行精确控制 , 因而堆焊质量和生产率都较低。70年代以来 , 开发成功了等离子粉末堆焊技术 , 由于其具有较高的功率密度且控制性能也较好 , 因而得到了广泛的应用。但等离子堆焊存在着电极寿命短、 堆焊层母材稀释率较高等问题。80年代以来出现的激光堆焊法与使用同一材料的氧 —乙炔火焰堆焊法相比 ,激光堆焊层组织细微、 致密 ,不良品率仅为前者的 1/ 10。激光堆焊的速度快 ,生产率比氧— 乙炔火焰堆焊高 1. 75倍 , 而堆焊的材料使用量仅为其 1/ 2。而且激光堆焊层的室温硬度比氧 — 乙炔火焰堆焊的高 50HV 左右。 激光堆焊质量与激光的光束模式、 功率及堆焊速度等因素有关。4 激光加工替代模具冲压加工4. 1 激光切割替代薄板件的冲裁模激光切割替代钣金件及汽车车身制造中的冲裁修边模大有可为。三维激光切割技术 , 由于其本身具有加工灵活和保证质量的特性 , 在 80 年代就开始在汽车车身制造中应用。切割时只需用平直的支撑块来支撑工件 , 因此夹具的制作不仅成本低而且快速。由于与 CAD/ CAM 技术相结合 ,切割过程易于控制 , 可实现连续生产和并行加工 , 从而实现高效率的切割生产。切割板材所使用的激光器主要有两大类 , 即CO2 激光器和 Nd : YA G激光器 ,功率为 100～1 500W , 因为功率小于 1 500W 的激光器其振动模式为单模 , 切缝宽度为 0. 1～0. 2mm , 切割面也很整洁 ,而输出功率大于 1 500W 时激光器的振动模式为多模 , 割缝宽度近 1mm , 切割面质量较差。因 Nd :YA G的激光可通过光导纤维输送 , 比较灵活方便 ,适用于机器人手执激光喷嘴配程序控制进行精确操作 , 因此在三维切割时大多采用。影响激光切割工件质量的主要因素有切割速度、焦点位置、辅助气体压力、 激光输出功率及模式。美国福特和通用汽车公司以及日本的丰田、日产等汽车公司 , 在汽车生产线上普遍采用激光切割技术 , 它不必采用各种规格的金属模具 , 除了快速方便地切割各种不同形状的坯料外 , 还用来大量切割加工因规格不同需要更改的零件安装孔位置 , 如汽车标志灯、 车架、 车身两侧装饰线等。通用汽车公司生产的卡车仅车门就有直径为 <2. 8～<39mm 的20种孔 , 公司采用 Rofin- Sinar 的 500W 激光器通过光纤连接到装在机械手的焊头上 , 用以切割这些孔 ,1min 就完成一扇门开孔的加工 ,孔边缘光滑 ,背面平整 。<2. 8mm 孔的公差为 0. 03～0. 08mm ,<12mm 孔的公差为 - 0. 25mm～ + 0. 03mm。该公司生产的卡车和客车有 89 种孔径和孔位配置不同的底盘 ,经过优化设计 ,现在只需要冲压 5种不同的底盘 ,然后再由激光切割出配置不同的孔 ,简化了工艺 ,提高了效率 ,降低了成本。我国自然科学基金委在 1997 年把大功率 CO2及 YA G激光三维焊接和切割理论与技术作为重点项目进行资助 , 国家产学研激光技术中心的课题组成员对此进行了系统的研究 , 为在我国汽车车身制造业中应用三维激光立体加工技术做出了很大贡献。该中心为一汽轿车公司、宝山钢铁公司等国有大型企业的技术改造开展了重大工程项目攻关 , 其中开发红旗加长型轿车覆盖件的三维激光制造工艺技术 , 在我国轿车生产中是首次采用。在汽车用薄厚钢板激光大拼板拼接工艺试验研究中首次采用了激光切割替代精裁工艺技术 , 取得了较好的技术经济效果。三维激光切割在车身装配后的加工也十分有用 ,例如开行李架固定孔、 顶盖滑轨孔、 天线安装孔、修改车轮挡泥板形状等。在新车试制中用于切割轮廓和修正 ,既缩短了试制周期又节省了模具 ,充分体现出采用激光切割加工的优点。4. 2 激光打标替代冲模打标企业在其生产的零部件上常常需要打上企业自己的标志或特定的符号与数字 , 以往的方法是使用冲模打标或用铸模成型 , 打标质量不高。采用数控激光机打标不仅速度快 , 而且克服了冲模打标中常见的毛边、尖锐的边缘和畸变。由于采用计算机控制 , 因此可以打出任意复杂的图案 , 省去了模具设计、 制造及调试等环节 ,大大缩短了产品的开发制造周期 , 同时也降低了成本。因激光打标机所需功率小 ,成本低 ,打出的标记美观、 漂亮 ,现已为大多数企业所采用。4. 3 激光成形替代弯曲模成形金属板料的激光成形技术是一种利用聚焦光束以一定的速度扫描金属板料表面 (扫描速度应足够快以防止表面熔化) ,使热作用区内的材料产生明显的温度梯度 ,导致非均匀分布的热应力 ,从而使板料塑性变形的方法。与常规成形方法相比 , 激光成形《模具工业》2001. No . 4 总 242 43具有许多优点: ① 属于无模成形 ,生产周期短 ,柔性大 , 可不受加工环境限制 , 通过优化激光加工工艺参数 , 精确控制热作用区域以及热应力的分布 , 将板料无模成形; ② 因其是一种仅靠热应力而不用模具使板料变形的塑性加工方法 , 因此属无外力成形; ③ 为非接触式成形 ,所以不存在模具制作、 磨损和润滑等问题 ,也不存在贴模、 回弹现象 ,成形精度高; ④ 可使板料通过复合成形得到形状复杂的异形件(如球形件、 锥形件和抛物形件等) 。激光成形机理的实质就是弯曲机理。当激光加热板料时 , 一方面在激光作用区及其周围产生热应力 , 同时降低了被加热区域板料的屈服极根 , 从而使热应力作用区的热态材料产生非均匀的塑性变形 ,实现板料的弯曲成形。试验表明 ,激光每扫描一道次 ,金属板料可弯曲 1° ～5° ,不同的扫描轨迹和工艺参数组合能够产生不同的成形效果和不同程度的变形量 , 即可得到各种复杂形状的工件。图 2表示在工艺参数为激光速功率 1. 5kW , 激光束直径5. 4mm , 材料 SUS304 , 厚 1mm , 碳涂覆面的条件下 ,激光扫面速度与材料弯曲角之间的变化关系。图 2 激光扫描速度对弯曲角的影响现在世界上许多国家都投入较大的人力、物力对激光成形技术进行专项研究 , 在某些领域现已开始了初步的工业应用。波兰基础技术研究所的HFrackiewicz 教授利用激光成形先后制造出了筒形件、 球形件、 波纹管和金属管的扩口缩口、 弯曲成形等;德国学者 MGeiger 等将激光成形与其他加工工序复合运用于汽车制造业 , 进行了汽车覆盖件的柔性校平和其他成形件的成形 , 而且对弯曲成形过程进行计算机闭环控制 , 提高了成形精度。德国Trumpf 公司于 1997 年开发了商品化激光成形多用机床 Trumat ic L 3030。 相信随着研究的不断深入以及其他相关技术的发展 , 激光成形技术将逐趋成熟 ,进入实用化阶段。5 结束语激光加工技术作为一种先进的加工工艺 , 在国外各行业已得到了广泛的应用 ,我国机械行业在 “九五”期间也将其作为十大技术之一。国家自然科学基金委也把激光加工工艺和激光加工设备的研究作为重点研究项目进行资助 , 并明确指出其主要应用领域应该在汽车制造业。模具作为一种工具 , 其生产周期、质量和成本直接影响产品的制造过程和销售。而激光作为一种万能加工工具 , 在减少模具制造装备 ,缩短模具制造周期 ,降低制造成本和保证模具质量等方面具有很大的优势。如何在实际生产中应用激光加工技术来优化模具制造工艺 , 对传统的模具制造工艺进行改进和组合 , 需要我们做出不断的努力。参 考 文 献1 陈大明 ,徐有容 . 模具钢表面激光熔覆硬面合金层改性研究.金属热处理 ,1998 , (1)2 李懦荀 ,平雪良.连续激光强化模具刃口的工艺研究.电加工 ,1995 , (6)3 孙中发 . 我国激光产业发展对策.上海交通大学学报 ,1997 , (10)4 曹 能 ,冯 梅.激光加工技术在汽车工业中的应用 ,宝钢技术 ,1998 , (3)5 管延锦 ,孙升.激光快速成形与制造技术及其在汽车工业中的应用.汽车工艺与材料 ,1999 , (9)6 A Domenico . 加工汽车车身部件的三维激光切割技术 .机电信息 ,1999 , (6)7 周建忠 ,袁国定.应用激光强化技术提高覆盖件模具寿命.模具工业 ,2000 , (4)8 胡晓峰 . 基于数控激光切割的快速制模方法研究 . 江苏理工大学硕士论文 , M Geiger ,F Voll tert sen. 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