时间：2023-05-29 17:38:32
关键词:激光技术;金属材料;加工工艺;应用
引言
随着科技水平的进步，工业制造过程中对高精度金属材料的需求越来越高。如何快速有效地加工出具有特殊结构的金属材料成为摆在金属加工领域的一道难题。激光是一种特殊的光，与普通的光源相比具有单色性、相干性和方向性。近年来激光技术得到了迅速的发展，已经广泛应用到科学研究及工业实践中。激光加工技术是一种先进的材料加工技术，经过长期的发展和经验积累，激光加工技术已经逐渐成熟并得到广泛的应用。
1激光材料加工技术的原理
激光材料加工时利用激光的单色性、相干性和平行性的特点，将激光聚焦到需要切割或焊接的点上，在材料的局部形成高温［1］。激光材料加工通常需要利用一组透镜或者反射镜片将激光束聚焦到需要加工的弓箭表面上，达到所需要的功率密度。通过合理地选择和调节加工透镜对激光功率进行调控。为了达到要求的几何形状的激光光束，可以相应地选择特定的加工透镜进行调节。通过改变光束的特性可以实现简单的加工形状例如点状、环形灯;而复杂的几何加工形状需要通过全息照相成像系统来进行调节。功率密度是激光材料加工工艺中一个非常重要的工艺参数，它决定了材料加工的质量和速度，不同的加工要求需要选择不同的功率密度参数。较低的功率密度适用于对材料的热处理，例如退火、表面合金化和焊接等。而较高的功率密度则适用于对材料的切割、打孔及表面非晶质化的加工。
2激光材料加工技术在金属材料加工中的具体应用
2．1激光切割激光切割技术是利用聚焦镜将激光束聚焦在被加工材料的表面，利用激光产生高温使材料融化。同时利用与激光光束同方向的压缩空气将熔化材料吹走，使激光束在被加工材料上沿着一定的轨迹运动，形成具有特定形状的切缝。激光切割技术是应用最广泛的一种激光加工技术，可以应用到多种材料如有机玻璃、木材、塑料、合金钢和碳钢的加工。在计算机程序控制下，通过脉冲使激光器放电，从而形成高密度的能量光斑，瞬间熔化或气化被加工材料。激光切割的切割精度很高，定位精度可以达到0．05mm，重复定位精度0．02mm，同时切割速度可以达到70m/min，远远大于线切割的切割速度［2］。2．2激光焊接根据焊接对象的不同激光焊接分为深熔焊接和传导焊接，它们主要用于机械制造和电子电气行业的焊接工作。激光焊接技术在汽车制造领域得到了大规模的应用，为整个行业的发展提供了有力的支撑。激光焊接技术可以满足汽车传动系统中70%的零部件的焊接需求，与其他传统的焊接方式相比，激光焊接的工作成本低廉，焊接效果较好。此外，激光焊接还可应用于组合件的焊接工作中。通过组合件的焊接，不仅提高了零部件的性能，还可以降低汽车的重量，优化汽车的整体性能。此外激光焊接还广泛应用于刀具、刃具等器材的制造中。
3激光材料加工技术的优势
3．1加工速度快在激光材料加工技术中，激光切割的应用最为广泛。在汽车工业当中，激光加工技术广泛应用于钣金零部件的加工。随着大功率激光器的开发应用，激光切割的应用对象几乎包括了所有的金属和非金属材料。利用激光加工技术可以快速地对复杂及三维零部件进行快速有效地切割加工。激光切割技术的设置时间较短，对不同的工件和外形也有很好的适应性。激光精加工和微加工技术应用到汽车工业制造中，优化了汽车结构，提高了汽车的性能。3．2加工精度高激光焊接技术将非常细小的高强度激光照射到工件表面，使工件在局部高温融化，达到焊接的目的。与传统的焊接方式相比，激光焊接具有很强的方向性和针对性，并且在实施过程中不会有污染气体的出现，有效地保护了工作人员。对高强钢的加工来说，3D激光切割技术是最常用也是最经济的加工方法［3］。激光切割技术使材料只会在局部形成较高的温度，避免了材料因大面积受热导致性能出现破坏的现象。与电阻焊接相比激光焊接可以有效降低焊缝的宽度，提高了焊接质量。
4结语
综上所述，激光技术是一项新兴的技术手段，激光技术以其独特的特点在材料加工领域得到了广泛的应用。激光材料加工时利用激光的单色性、相干性和平行性的特点，在材料的局部形成高温，达到对材料进行加工的目的。激光切割和激光焊接是最为常见的两种激光材料加工技术，这些技术在汽车制造、特种产品制造领域起到了独特而无法替代的作用。激光材料加工技术具有工作效率高，加工精度高等优点，在金属材料加工中起到了独特的作用。
参考文献:
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［2］黄翔，徐君，张永良．金属材料加工工艺中激光技术应用分析［J］．城市建设理论研究(电子版)，2014(23)．
Abstract： As an advanced manufacturing technology， the rapid development of laser processing technology makes it increasingly important in manufacturing. This article describes the feasibility and necessity of introducing laser processing technology in engineering training. Taking laser-micro-engraving， laser carving， laser marking and comprehensive training programs for example to introduce how to develop laser processing training. The development of modern engineering training teaching model is analyzed and it is emphatically discussed that how to not only improve students' interest and the autonomous design ability in the established course， but also enhance the training of engineering practice ability and students' awareness of engineering to get better teaching effect. It has a certain reference significance to practical training teaching reform.
P键词：激光加工；先进制造；工程训练；实训教学
Key words： laser processing；advanced manufacturing；engineering training；practical training teaching
中图分类号：TN249；G642.44 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）05-0208-04
0 引言
激光加工技术与原子能、半导体及计算机并称为20世纪四项重大发明。在进入21世纪光电子时代，激光加工作为高能光电子得到了广泛应用，极大地改变了人们的生产和生活。这一技术在我国也得到了迅速的发展，成为我国新兴产业、改造传统制造业的关键技术之一。工程训练属于素质教育，国内工科高校都开设了工程训练教育，随着现代技术的发展，这几年工程训练中现代技术实训项目比重越来越重，内容越来越丰富，发展速度也很快。全国很多高校都相继在现代技术实训中开设了激光技术相关实训，受到了学生的欢迎。但实训中很多项目的设置过于注重学生的个性、创意，缺乏工程能力培养，没考虑到作为工程训练的一些要求。我们在设置实训项目时，应该以培养学生工程能力工程意识为本，兼顾学生兴趣、个性。本文结合激光实训项目开设，分析了各激光实训项目的特点，也探讨了如何加强学生工程能力与工程意识的培养。
1 激光加工简介
激光加工属于非接触式加工，不存在应力变形等因素。通过聚焦将高能量密度传递到精确的加工位置，加工速度快、无噪声，可实现各种复杂形状的高精度加工。我们可以通过控制激光照射的能量密度、照射时间，可以实现多种类型的加工，目前国外已开发出20多种激光加工技术，如激光焊接、激光热处理，以及利用材料的蒸发现象，以去除材料为目的的激光打孔、激光雕刻与激光切割等。由于激光焊接热影响区小，热变形忽略不计，焊接的材料不被氧化，且受损率低，可以焊接尺寸和性质悬殊的材料，及熔点很高和易氧化的材料。例如：在汽车制造中，用激光焊接代替点焊后每辆车节省40kg的材料。在激光打标与激光切割时，为了保证加工精度，在激光照射时间内能使加工部位快速蒸发，又能防止加工部位以外的金属因传热引起升温和熔化，保证了零件的加工精度和表面质量，减少二次加工量。
激光加工过程没有“刀具”磨损。常规的切削刀具最小尺寸为0.1mm，而激光聚焦的光斑尺寸可以达到亚微米级，且能很容易控制激光的空间和时间，被加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，可加工领域非常广。激光系统与计算机数控技术相结合可组成高效自动化加工设备，已成为当今企业自动化生产的关键技术，为优质、高效、环保和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。此外激光加工技术由于精度高、损耗少、应力小等优点，已被广泛应用于汽车、电子、航空航天、机械、冶金、船舶等制造行业，几乎包括了国民经济的所有领域，被誉为“制造系统共同的加工手段”。在工艺品方面，水晶玻璃激光内雕工艺品具有晶莹剔透、冰清玉洁超凡脱俗的视觉形象，浸透出高贵典雅的艺术魅力。激光雕刻在皮革、竹简、木板等材料上制作各种精美的工艺品，也对工艺品的制作水平提升很大。
2 激光实训
2.1 实训设备及内容
本实训室承担全校本科生工程实践课程中激光加工实训内容，本实训室设备种类齐全，实训内容丰富。其中设备有1台杭州先临公司的激光内雕机，3台武汉金立的非金属激光雕刻切割机，3台楚天激光的激光打标机和1台楚天激光的大功率光纤激光金属切割机。并拟购一台机器人激光焊接机。教学内容包括：创意水晶内雕、创意书签雕刻、创意名片雕刻、激光综合实训项目――风铃制作。如图1所示。
2.1.1 创意水晶内雕
激光内雕技术是材料内部破坏技术，使用的是低功率激光器，通过计算机控制激光在玻璃体内部聚焦爆裂玻璃分子晶格的坐标，以及三轴平台运动和高速振镜扫描，逐层产生大量50微米量级大小的爆裂白点，在玻璃内部雕出预定的3D形状。而玻璃其余未爆裂的部分则保持原样完好无损（内雕制作原理图2）。该激光器采用半导体泵浦YAG激光器，激光为绿光，波长为532nm。我们为学生提供30×20×12的水晶钥匙扣带多彩LED灯，要求每个同学通过水晶制作软件3DVISION将3D模型、文字、图片精心设计并组合，在内雕机上制作出来（见图3）。水晶钥匙扣，材质为K9玻璃，即一种透明透亮的光学玻璃，经过熔铸、加工、切割、喷沙等工序制作成工艺品，其硬度很低，手感很轻，透射度不高，一般折射率为1.51，硬度为5.5级，熔点900度以下。由于它晶莹剔透，所以衍生了很多以K9料为加工对象的工厂，他们加工出来的产品，在市面上称为水晶玻璃制品。
2.1.2 创意书签雕刻
激光雕刻加工是利用数控技术为基础，激光为加工媒介。加工材料在激光雕刻照射下瞬间的熔化和气化的物理变性，能使激光雕刻达到加工的目的。本单位激光雕刻机采用80瓦二氧化碳激光管作为激光器，激光波长1024nm，可雕刻或切割木板、皮革、亚克力等非金属材料。我们为学生提供20×140的空白竹简，这些竹简预先已经通过了磨青、漂白、晒色、碳化等处理。学生可通过文泰雕刻等软件将矢量图形和文字进行组合设计个性书签，生成plt的矢量文件格式后到激光雕刻机床上进行加工（见图4）。激光雕刻加工时，透镜焦距为63.5mm，加工电流5A。竹简已经加工了4mm预孔，激光雕刻完表面后就穿上穗子，制成各式各样的书签。
2.1.3 创意名片打标
激光打标是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的一种打标方法。激光打标机采用扫描法打标，即将激光束入射到两反射镜上，利用算机控制扫描电机带动反射镜分别沿X、Y轴转动，激光束聚焦后落到被标记的工件上，从而形成了激光标记的痕迹。本单位雕刻机采用掺镱光纤激光器，波长1064nm。如图5、图6所示。
我们为学生提供86×54×0.2的空白金属名片（多种颜色可选），由学生通过COREDRAW、文泰雕刻、PHOTOSHOPd等软件设计处理文字、矢量图、照片，设计具有自己个性的名片，再激光打标机上标刻出来。
2.2 实训现状及存在问题
我们激光实训包含多种激光加工工艺，内容丰富。水晶内雕、激光雕刻、激光打标等新颖的激光工艺，使学生了解目前激光加工的应用及特点。通过创意设计水晶钥匙扣、个性名片、书签，激发学生自主学习、设计的积极性和创造力。每个学生都能通过软件设计属于自己的作品，也彰显了学生的个性化需求。学生在激光实习完成之后得到了水晶钥匙扣、书签、名片作品，大大提高了自我的成就感。这个实训环节也很受学生的欢迎，在校内影响很大。
通过几学期教学实践下来，我们感触到了虽然我们的实训内容丰富，项目迎合了学生的个性需求、学生在实训中的参与度较高，兴趣大。但是在工程能力培养方面还有不足，学生完成的实训项目多为个性工艺品，设计作品随意性大，无法体现工程中图纸、尺寸、精度、按图施工等工程意识；另外，每个实训内容都较为独立且单一，比如水晶钥匙扣制作只用到了激光内雕工艺，个性名片制作仅采用激光打标工艺，而书签制作只采用激光雕刻工艺。每个加工工艺只是现实中产品生产的一个环节，学生通过这些实训内容无法看到一个多流程多工艺的复杂产品制造流程。因此，我们也在思索和探究增加一个激光实训项目，这个实训项目不仅能体现具有工程背景、工程制造概念，并且还能涵盖多个加工工艺的实训小项目。这样不仅能弥补现有激光实训项目的不足，而且能加强和拓宽激光实训在工程训练中的教学作用和地位。
3 激光综合实训项目的开发
3.1 项目内容
个性风铃的制作，毛坯材料采用2mm不锈钢板，学生按图纸完成风铃各部件外形加工，在规定部位设计上相应的图案及文字，最后将各部件联接起来（如图7）。此项目由学生分组完成，要求学生按图纸尺寸加工各零件外形，实操成绩根据最终产品质量（尺寸精度、表面质量）和风铃各面图案设计创意性来考核评定（如图8）。
3.2 加工设备及涵盖工艺
该项目中切割不锈钢板的设备采用楚天激光公司的500瓦光纤激光切割机，其中激光器采用IPG500瓦光纤激光器，切割中需要用氮气吹渣。风铃焊接设备采用6轴机器人激光焊接机。除了金属激光切割、机器人激光焊接工艺外，风铃的表面可以由学生设计图案激光打标。如图9所示。
4 实训效果
风铃制作不但包含了以往激光实训中的创意设计环节，保留了我们激光实训中设计性和自主性高的特点，还增加了工厂生产模式，风铃的外形要按图纸在CAD中绘制好，按既定的工艺和工艺参数进行切割并焊接，体现了生产的标准与要求，培养了学生的工程意识。在实际生产中一个毛坯需要通过多个工艺工序才能加工完成，成为合格的产品。风铃制造它也将激光切割、激光打标、激光焊接多个工艺融合到一个实训项目和产品中，起到了串接作用，与实际工程接近。另外，该项目中有标准生产环节，要求学生严格按图纸设计、工艺参数生产。让学生能体验到实际产品生产过程的标准、严谨的工艺与要求，能够思索如何生产一个合格产品并如何量产合格产品。学生分组分工完成各自的任务，最终得到一个产品。这个项目能激发学生的求知欲，促进其主动学习，培养他们的创新意识，而且通过整个过程的合作，培养了学生的团队精神和群体合作能力及组织、管理能力，效果非常好。
在该项目开发的激光实训中，由学生组成产品的设计、生产管理组织，指导老师只需负责设备及操作安全。学生自己完成产品从设计到加工的整个过程，学生的学习兴趣提高了，积极性也调动了，创新意识也得到了培养。实训中要求每位学生都有一件或多件作品，包括水晶钥匙扣、个性书签、金属名片，他们可以互相交流、互相指点传授，但必须自己动手完成作品，因此每位学生都能基本掌握设备加工过程及工艺，达到教学效果。在此过程中不存在学生互相“抄袭”，每个学生都有自己的个性，都想设计和制作的作品与众不同。由于学生产生了学习兴趣，调动了学习积极性，不少学生实习完成后仍想再做几个精美作品，这样我们在此基础上有开设了激光创意公共选修课，为有兴趣继续学习的学生提供了一次深入学习激光及加工知识，制作更加精美复杂工艺品的机会。在最后的综合实训项目――风铃制作中，学生又必须严格按照图纸工艺进行规范生产，分工合作完成整个风铃的制造。
5 结论
本课题开发了适于学生培训的激光内雕、雕刻、打标、切割、焊接激光综合实训项目。将本实训室内所有激光加工设备都利用结合起来。学生对各种激光加工工艺、激光性能及使用都有一定的了解和认识。同时了解多种激光加工原理，初步掌握激光制造的基本工艺过程。实训中采用的耗材成本相对较低，激光器基本零消耗，实训消耗相对合理。由于激光设备多采用密封结构，加工中还有护罩与护镜保护，学生操作r的安全性非常高，指导人员安全巡视相对轻松。生产过程中产生烟气由烟道抽排，生产实习环境安全、干净、无污染。
其次，学生实习积极性、主动性、创造性高，乐于参与实训实习。通过引入激光综合项目后，激光实训还增加很多工程要素，在评分环节考核了尺寸、公差、废品率等工程要素。对学生的创意作品不仅有设计性的要求，还有作为产品按图施工的工程性要求。
整个实训内容既有让学生发挥主动实习积极性、创造性，又有按工程要求生产产品的质量与效率进行考核，还有分工合作、项目管理团队训练。将激光实训作为众多实训项目中脱颖而出，作为现代制造实习中的一大特色，在高校工程训练教育中起到了更大的作用。
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关键词：激光切割；钣金加工；加工技术
1 激光以及激光切割机概述
钣金材料硬度比较大，生产加工环节普通的切工工艺很难达到标准，激光切割利用高温性能对钣金进行切割。激光光束发出后，会准确的达到指定切割位置，集中在一起，不会对其他位置的造成影响，光束的切割范围是固定的，技术中能够实现精准调控。钣金加工生产中对精准度的要求十分严格，一旦出现误差最终的成品将无法投入到使用中。温度短时间内升高，达到钣金材料的融化点，实现切割加工。融化过程中温度继续升高，最终以蒸汽的形式蒸发，材料出现切割口。生产加工过程中不会出现振动等影响因素，加工质量控制也更方便进行，因此切割准度不会出现误差，更节省时间，这也是该技术在钣金加工生产中得到广泛应用的主要原因，切割前要对切割点进行确定，在这一起始点上，会最新进行切割任务，移动的时间也要经过详细计算，在某一定点停留时间过长会造成切割口宽度过大，不利于安全使用。路径控制是通过计算机设备来进行的，正式切割时不会出现误差。自动化控制系统也需要技术人员的监管，观察反馈得到的参数，发现误差要采取应急措施，否则产品损坏或者切割参数不合理都会造成质量问题。切割后在材料的表面能够观察到明显的切割线，并且在最初激光照射的位置会形成孔，可以作为路径观察的参照标准。
2 在钣金加工中应用激光切割机的相关情况
专业生产纺织机械的企业，主要生产粗纱机和络筒机两大系列产品。公司所用激光切割机由日本三菱公司生产，型号：ML3015LVP-5036D，所用软件是日本村田公司的CAMPASS2000E编程软件，最大切割板厚16mm。
第一，有效借助编程软件的优势，充分提升薄板材料的利用率。我们以ML3015LVP-5036D型号的激光切割机为例。该型号激光切割机采用CAMPASS2000E编程软件，具有优化排料等辅助功能。优化排料功能允许使用者在定尺材料上，对料厚一样的不同零件进行优化排列，优化排料功能略去了薄板切割时的开料环节，不仅材料的装夹频率有效降低，还有效降低了工时。同时该型号激光切割机具有“飞行光路”功能，不仅切割速度非常高，而且由于不需要对被切割的薄板材料进行夹紧，不存在切割死区的问题；并且使切割方案的编排更加合理，加工效率和材料节能效果均非常突出。
第二，缩短了新产品的开发周期，模具应用数量大幅度降低。目前的钣金加工市场竞争非常激烈，如何在激烈的竞争环境下加工日益增多的钣金件，需要认真考量。如果采用模具生产，不仅模具的设计和制造需要周期，而且目前许多新产品的钣金加工通常是小批量生产，模具使用一次便失去价值，费时又不经济。但是采用激光切割机完全没有以上顾虑，激光切割的零件不仅质量高，而且没有模具环节，生产时间短，生产效率高，适合小批量生产，对于产品开发周期日益缩短的市场环境也是有力的保障。
3 激光切割技术在应用中表现的实际优势
3.1 实现了劳动强度和加工成本的双重降低
第一，20世纪80年代之前，箱体等基础的支撑零件，全部是铸铁件。它的优点是结构稳定、变形小，缺点是模具制造周期长，模具费用高，不适合单件、小批量生产，环境污染大，工人劳动强度高。20世纪80年代以后，随着设计理念的变化，几十年生产一种产品的模式被打破，钢板焊接结构的机架、箱体在络筒机和针梳机产品中出现。由6mm和8mm厚钢板拼焊成的机架、箱体，用剪板机剪出外形，用气割粗切出板面内结构，再用镗床或加工中心将板面内结构精加工成活，有同心度要求的孔，还要焊合后再用镗床或加工中心加工成活。加工周期很长，效率很低。有了激光切割机省去了剪板机和气割甚至镗床或加工中心，绝大部分板件都能在激光切割机上一次成形，直接进行焊接合套，只有很少一些同心度要求很高的孔，需要焊结成箱体后精加工孔。这样减少了设备种类，减少了工序，缩短了工期，提高了效率。使板焊结构的机架、箱体代替铸铁结构的机架、箱体成为可能。实现了纺机零件的以“焊”代“铸”。由此带来的好处就是：减轻了工人的劳动强度，减少了环境污染。在新产品试制方面：大大加快了研发进度，节省了模具投入，降低了成本。
3.2 缩短了新产品制造周期
在对激光切割设备进行设计时，会在很对加工周期来进行，材料的厚度对周期影响也是十分严重的。因此设备要具备调节功能，根据生产切割需求合理计算时间，输入数值后自动完成任务。在激光切割机投入使用前，钣金材料加工切割会使用剪切的形式来进行，但仅仅局限于薄板，厚度在3mm以下，并不能满足使用需求。随着钣金生产加工技术逐渐进步，剪切工艺并不能达到使用标准，设置存在严重的质量不达标现象。加工后的产品需要继续进行精细化处理，否则切割面会出现金属屑。激光切割设备投入到使用后，此类问题得到了解决，加工质量不会再受到原料的厚度影响，能够快速、准确的对切割点进行定位，将钣金材料加工成需要的形式。
3.3 大幅度提高加工效率
剪切需要逐个零件进行，并且对刀具设施的磨损也十分严重，加工生产一段时间后需要停止，对损坏的刀具进行更换，生产成本也会因此而增大。激光切割技术的应用针对此类问题有更合理的解决方案，不但提升了准度，并且对原料也能起到保护作用，仅仅在切割口处温度会升高，其余部分不会出现破损。时间与温度都是可以调控的，这一优异性是传统设计理念中所不能比较的，钣金加工生产的效率得到提升，工序简化后检修过程也更方便。激光切割机使我公司厚度4mm以上钢板的加工效率大大提高。由于冲床吨位的制约，我公司厚度4mm以上钢板不能放在冲床上冲裁加工，只能用气割粗加工，再用机加工设备精加工成活，这样的结果是：浪费材料、增加工序、生产周期长、生产效率低、成本增加。应用激光切割机后，厚度4mm以上钢板只要不是精度特别高的尺寸，都能直接切割成活，比气割的效率还高，精度还好，变形也小，省去了机加工工序。
结束语
总之，激光切割机具有的诸多优点，使它已经在许多领域中获得了非常广泛地应用。展望未来，激光切割机也必然会获得更好的发展前景。■
参考文献
[1]张民业.激光切割技术在异型零件加工中的应用[J].CAD/CAM与制造业信息化，2013（6）.
关键词：大功率固体激光器 光纤耦合 加工系统的控制
在新世纪的工业领域中，激光加工技术得到了迅速的发展。由于激光具有很好的方向性、相干性和单色性，激光加工使传统的加工业得到了改善。在机械制造领域广泛被用于打孔、焊接、切削加工等，逐步成为目前工业加工领域技术的主导。
1、固体激光加工系统的组成
工业所用的大功率固体激光加工系统主要由光纤耦合、大功率的Nd：YAG激光器、激光加工工作头及加工机械手组成。其中加工机械手为运动系统，光纤耦合作为光纤传输系统，目前Nd：YAG激光器的应用已大大超过了二氧化碳激光器，它有很多优点例如金属的吸收率高、易于光纤传输、储存的能量高等。激光加工头主要有切割头和焊接头组成，一般切割头上都有水冷的装置，同时又是该大功率激光加工的水冷系统。
2、大功率固体激光加工光纤耦合技术的激光聚焦系统设计
大功率的激光光纤传出系统具有一定的特异性，在光纤耦合技术中传输效率的高低是该设计是否成功的一个重要取向。因此通常我们用三透镜来取代单透镜，这样可以降低激光的功率损失。为了满足激光光纤的耦合条件，光束聚焦后其束宽和发散角
必须满足以下关系：
W
其中w为光束的束宽，d为光纤芯径，θ为激光的远扬发散角
大功率激光光纤耦合技术所用的光纤基本上是大芯径多模光纤，根据数学的计算结果表明光纤耦合器的光纤端面处激光光斑直径小于光纤纤芯直径2/3是非常合适的。在大功率固体激光加工系统的激光光纤耦合过程中，我们也不能为了追求小的聚焦束腰半径，而忽视了光束发散角增，因为在束腰半径减小的过程中光束的发散角在不断地增大，当光束的发散角超过光纤数值最大孔径的时候，这样就会增大激光的功率损失，从而造成一定的浪费。因此应该同时考虑光束发散角和束腰半径的关系，将两者进行综合全面的考虑，准确的衡量两者的关系，不能因为单纯追求其中一个参数的变小而忽视了另一个参数条件，而是在两者之间找到一个合适的焦距使束腰发散角和束腰半径都达到最佳，从而使两者都能够满足相应的条件。为了提高激光的耦合效率我们一般从一下三方面入手：（1）用大功率Nd：YAG激光束进行聚焦。深入研究大功率Nd：YAG激光束的聚焦特点，根据激光的光束特性再根据激光光纤的耦合条件设计出最佳的耦合方案，比如在激光耦合器前增加一个激光扩束准直系统，使之能够更好地满足相应的耦合条件，从而提高耦合器的稳定性。（2）通过改善耦合器的机械够造或者提高透镜的的精度从而保证光纤端面和聚焦光纤能够同轴对准。（3）由于该系统在工作的过程中将会产生大量的热，所以应该在系统中增加一个水冷的装置，从而保证能够及时带走产生的大量热，使原件能够得到很好的保护。
3、加工系统安全可靠的控制
大功率的固体加工系统在系统的安全运行方面应该得到有力的保障，因此我们要对系统有特殊的规定，对构成加工系统的关键部位如激光器的操作模式、水冷系统的检测控制、人机界面的操作控制、与机器手的外接设备连接等。选用可靠性强并且抗干扰能力高的编程控制器来控制系统的主控部件。为了能够使操作者能更灵活的操作，更加了解该系统的运行状态，我们通常采用触屏式人机操作界面保证是操作者看到的信息更加准确便于工作。通过手动操作和自动操作来对激光器的焊接及切割进行有效的控制，进而使激光的加工质量得到有力的保障。再利用激光控制器对该系统的水冷系统、人工操作系统进行有力的控制从而保证各部件系统的有序进行，大大提高该部件的安全性能。
4、国内外大功率固体激光器的发展状况
随着科技的迅速发展，大功率固体激光加工技术已成为工业生产中的一个重要组成部分，激光加工系统已经和一些重要的生产线联系在一起，目前已从中小规模的生产到大规模的投入利用，逐步实现了工业的自动化。我国也开始学习国外的先进技术，采用激光进行工业生产不但成本廉价而且加工速度快易于焊接和生产，大大缩短了生产的周期。国外的新技术柔性制造系统是一项自动化水平极其高的生产系统，它具有较强的对外部环境的适应能力克服了传统的刚性自动生产的局限性。顺应时代的潮流人们更加青睐于产品的多样化，不断追求工业的高效率生产和低成本投入。因为在激光生产中柔性制造生产技术的备用时间短并且可以连续进行无人的操控，因此它必将成为工业领域中焊接、切割领域的核心技术.在一些科技比较先进的国家，计算机的应用在固体激光器的控制领域中起到了举足轻重的作用，利用计算机程序对激光加工进行自动编程，这样解决了人工工作效率低的问题，同时也实现了对复杂的机械构件自动化生产。
5、结语
自从20世纪60年代人们利用激光在钻石上打洞到现在人们将激光用于现代化的工业生产，激光的应用得到了迅速的发展，在机械制造业和电子工业领域中显示出了它的独特地位和优势。大功率固体激光加工系统不但节能而且具有极强的加工能力，在工业的加工制造领域实现了切割与焊接的一体化。要想使激光系统得到更大的应用，激光加工系统必然要与计算机完美的结合，利用机器人操作迅速敏捷、精度高的特性，必然将大功率固体激光加工系统推向一个新的里程碑。
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关键词：激光加工技术；农业机械制造；工作原理；优越性；应用
前言
由于激光具有较特殊的光束效用，这也使其在金属加工方面应用十分广泛，特别是用于硬质金属材料的加工更是取得了非常好的效果。利用激光进行农业机械制造，不仅工序较少，而且工作效率有了大幅度提升。由于激光在时间控制性和空间控制性具有较大的优势，能够自由选择加工材料的材质和加工环境，而且能够进行自动化加工操作，这也使激光加工技术在许多行业中广泛应用，具有非常好的发展前景。
1 激光加工技术工作原理
激光作为平行光束，不仅具有同调性，而且还具有单色波长的性能特征。激光加工技术主要是利用激光束与物质相互作用的特性来对材料进行微加工。在科学实验中，使用电管以电流或者光的能量对一些原子里含有易激发的物质或者某些晶体进行撞击，撞击后原子所带的电子处于一种高能量状态，当高能量的电子转化为平和的低能量时，原子会产生更大的能量，继而放出光子；该状态下，被释放出来的光子又不断撞击原子，原子继续产生光子，不断循环进行撞击与释放，而且持续往同一个方向运行，由此集中形成该方向的一束具有极强能量的光，形成所谓的激光原理。聚集的激光能量强大，可穿透各种材质。例如红宝石激光，该激光输出脉冲的全部能量不足以让冷水沸腾，却拥有穿透5mm钢板的能量。可见，尽管激光的光能一般，但功率密度极高，穿透力强大，这是一般的光束无法企及的，因此激光的这一优点被广泛应用于诸多行业。
2 激光加工技术的优越性
激光加工技术相较于其他加工技术具有较强的优势性。在具体应用过程中，激光加工技术在对材料进行加工处理过程中，与材料实现了零接触，不会对原件带来直接性冲击，激光加工技术在应用方面的先进性尤为突出。利用激光加工技术对机械进行处理时，由于所带来的破坏性较低，而且激光光束能量密集度较高，这也使其在应用时不会对机械的原型带来不利影响。特别是需要局部加工的机械，在加工时激光照射部位没有任何不良影响产生，加工完成后，机械受光束热能量影响较小，这也使一些后续加工程序能够减少。同时激光光束在导向和聚焦工作方面具有较好的灵活性，这也对加工过程中按照所需要的要求进行调整带来了更多的便利，能够在复杂机械加工中进行广泛应用。另外，利用激光加工技术进行机械加工，不仅能够有效的提高生产效率，而且加工过程中不会造成污染，实现了材料的有效节约，在高精尖产品加工上应用取得了非常好的效果。
3 激光加工技术在农机制造中的应用
3.1 激光切割技术的应用
激光切割是激光加工中的重要技术，在我国的工业生产领域已经得到了广泛的应用。该项技术主要是利用激光的高温以及光束的高密度性，利用激光光束扫描待切割材料的表面，这样经过激光扫描的部分则会在较短时间内达到较高的温度，在高温作用下部分材料会熔化，并利用高压气体吹走溶化的部分，从而完成切割的目的。与一般的切割技术相比，激光切割速度快，工作效率高，最为重要的是由于高精度操作能够保证切割材料的形态，不会对切割材料的质量产生影响。在农业机械制造的过程中，经常会遇到较厚的金属材料，如果使用一般的切割技术，不仅效率低，而且会导致材料产生变形现象。所以利用激光切割技术对较厚的金属材料进行切割，能够最大程度的保证材料的精度和质量，节省材料，降低制造成本。
3.2 激光焊接技术的应用
在激光加工技术中，激光焊接作为非常关键的组成部分，相较于一般的焊接技术，激光焊接技术具有较强的优势。激光焊接主要是利用激光光束的高聚集能量的特性，对于需要焊接的材料接触面进行光束集中照射，使焊接材料照射部分溶解，从而进行焊接工作。因为激光焊接不需要使用焊接材料，所以焊接材料的焊缝绝对纯净，从而减少因为焊缝存在焊渣、蜂窝、小孔等而产生的腐蚀、断裂等情况，有效的提高了焊接的质量。由于激光焊接不直接接触焊接表面即可完成，所以对于很多无法接触到的焊接部位，能够进行远距离焊接。通过光束的集中照射，就能够对焊接部位进行精准定位，使焊接技术空间技术难题得以有效解决。相较于一般的焊接技术，激光焊接技术无论是电磁学性、机械性能还是抗腐蚀性方面都具有较好的优势，对于焊接较厚的金属材料具有较强的穿透性，并且能够减少焊接材料的变形，所以焊接质量较高。在农业机械制造中，很多农业机械需要承受较大的力量，比如播种机和收割机等，需要承受较强的负荷，在与地面接触的过程中会产生一定的磨损。将激光焊接技术应用于这些部位的焊接，能够有效的提高焊接面的质量，延长机械设备的使用寿命，从而提升农业机械设备的整体性能。
3.3 激光快速成型技术的应用
激光快速成型技术是将多种技术集合在一起进行的综合运用，具有较高的互换性、复制性，而且成本较低，加工周期较短。在应用激光快速成型技术过程中，主要是利用非接触的加工模式，有效的规避了传统加工过程中残余力和工具更新等问题，而且无切割及噪声产生，有效的实现了对环境的保护。应用激光快速成型技术过程中，能够实现快速铸造，对于新品开发及单件零件的生产具有较好的适用性。在农业机械制造中应用激光快速成型技术时，不仅制造费用能够大幅度降低，而且加工周期较短，显示出了较强的优越性。但在当前一些以传统的制造方式生产的企业中，由于对激光技术缺乏有效的了解，这也使其在制造中应用较少，有效的影响了机械制造水平的提升。近年来我国农业现代化水平不断提高，农业制造企业的实力也有了大幅度增长，再加之当前市场对农机产品的质量要求不断提升，这也使激光加工技术在农业机械制造中进行应用成为必然趋势。
4 结束语
随着经济的快速发展，我国农业现代化水平不断提高，农业制造业实力也有了明显的增强。近年来在农业工业化发展速度较快，为了能够更好的提高农业机械的质量，将激光加工技术引入到农业机械制造中来，不仅有利于农业机械设备质量的提高，而且对劳动生产率及农业机械制造自动化的水平的提高都起到非常重要的作用，因此需要加大对激光加工技术的研究力度，不断对激光加工技术进行改进，确保其取得了更好的应用效果。
参考文献
[1]黄晓红，陈治明.新型产品表面激光处理控制系统的设计与实现[J].机床与液压，2012，11（8）：321-322.
关键词：激光加工，农业机械制造
1.激光加工技术概述
激光加工技术是一种高度柔性和智能化的先进加工技术, 它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果, 技术涉及范围广。激光加工技术是指各种以高能密度激光束为手段, 通过激光束与材料之间的物理和化学等作用, 实现改变物质形态或性质的先进材料加工技术。激光加工涉及激光物理、材料、电子、机械和工程传热等多门学科, 综合了激光、制造、控制和计算机应用等多项技术, 已成为多学科交叉和多技术综合的一种典型的先进制造技术。激光加工具有非接触、无污染、热影响区域小、加工精度高以及可选区加工等特点, 而且在特定的加工情况下是其他制造方法不可替代的。因此, 激光加工技术在许多行业中都得到了重要而广泛的应用。由于其独特的性能在农业领域得到广泛应用, 在诱变育种、增强种子活力、促进生长发育、提高产量和品质、平地整地、提高节水灌溉能力、防治病虫害等方面发挥着越来越重要的作用。
2.激光加工技术在农机制造中的应用
21世纪是一个以信息、生物等高科技为支柱的知识经济时代, 我国农业只有加快现代化进程, 才能在国际竞争中立于不败之地。发展现代农业少不了农业机械的支持, 制造技术成为其重要的组成部分。当前农业机械由于其自身应用的特点和工作对象的复杂性, 尤其是农机制造行业的设计加工手段比较落后, 使其创新少, 新产品开发周期长, 成本高,制造质量比较粗糙, 产品寿命相对较短。免费论文参考网。为了大力提高农机的制造技术, 并与其他机械制造业平行发展, 必须加大激光等先进制造技术在农业制造中的应用力度, 提高农机制造企业的现代生产技术水平。
2.1激光快速成型技术在农机制造中的应用
快速成型技术即直接根据CAD模型快速生产样件或零件的技术总称。它集成了技术、数控技术、撒光技术和材料技术等现代科技成果, 是先进制造技术的重要组成部分 。其原理产品三维CAD模型一分层离散—按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料生成实体模型。它能根据CAD模型电子模型自动、直接、快速、精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件, 在不同模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件, 解决了从设计到制造的快速对接问题。因此, 该技术可以对产品设计进行快速评价及修改, 有效地缩短了产品的研发周期, 降低了开发成本, 满足了当今竞争日益激烈的市场对新产品快速开发和快速制造的要求, 提高了产品的市场竞争力和企业的综合竞争能力。其中, 激光选区烧结是快速成型制造中的重要工艺方法之一。这种制造方法具有成型速度快、精度高、表面质量好、后置处理简单和省时等特点, 是一个具有生命力的技术, 为制造技术的发展创造了一种新方法。
农业机械生产过程具有特殊性。零件多具有较复杂的形状, 如耕地机械、整地机械和收获机械等。此外, 复杂曲面较多, 如犁体曲面、旋耕机旋刀、水泵叶轮和送料螺旋等, 而且根据具体的生产情况不同, 其形状还需相应调整。因此,利用传统的机械加工方法研制这种农业机械零件, 不仅研制开发时间长, 加工工艺复杂, 而且很难达到理想的效果。运用先进的激光快速成型集成技术, 不仅大大缩短新产品的开发周期, 降低开发成本, 而且制造质量也优于传统制造方法。
2.2激光表面强化与热处理技术在农机制造中的应用
激光表面强化与热处理技术是一种新型的材料表面处理技术。激光表面强化技术的原理是利用激光穿透能力极强的特点,当把金属表面加热到仅低于熔点的临界转变温度时, 其表面迅速奥氏体化, 然后急速自冷淬火, 金属表面迅速被强化川。激光热处理是传统热处理技术的发展和补充, 它可以解决其他表面处理方法无法解决或不好解决的材料强化问题。经过激光处理后, 可以提高其抗磨损、抗疲劳、耐腐蚀和防氧化等性能, 延长其使用寿命。总之, 激光表面技术对于提高零部件的表面综合机械物理性能, 改善产品的性能、使用寿命,增强产品的竞争能力起着至关重要的作用。
农业机械量大面广, 种类繁多, 每年由于表面破坏和失效带来的损失非常巨大。资料表明, 农机产品的失效破坏,约60%有是由零件表面的腐蚀和磨损造成的。如耕作、播种和收获机械的许多零部件, 直接与土壤接触, 其腐蚀和磨损相当严重, 导致故障增多、生产率下降, 作业成本明显上升。免费论文参考网。农用动力中的气缸、气门、曲轴, 因磨损和腐蚀常会导致功率下降, 污染增加。各种农用泵、风机和叶片在表面磨损后, 工作性能下降, 寿命降低。因此, 在农机行业中大力推广先进、实用的表面技术, 可显著提高零部件的抗氧化、耐腐蚀、耐磨损和耐疲劳性能, 能最大限度地延长农机具的使用寿命己对于已损坏的产品, 采用表面修复工艺, 可大大节省资金,经济效益十分显著。
此外, 激光热处理技术在农业机械制造行业应用极为广泛, 在许多关键零件上如缸体、缸套、曲轴、凸轮轴、排气阀、农技服务年阀座或活塞环等几乎都可以采用激光热处理。在农业生产中, 机器的工作条件是多种多样的, 有些机器犁、中耕机、播种机和收割机直接在磨料介质中工作, 使许多零件磨损很快。免费论文参考网。另一方面, 为了获得足够的强度, 机器的材料用量较大,不仅浪费材料, 而且显得笨重。对于此类零件, 激光硬化处理后的硬度比常规淬火硬度高5%一20%, 激光合金化可以根据要求选择加人新材料, 形成以基材为基础的新合金层,以获得满意的性能。此外, 由于处理后性能的提高, 可以选用低性能的基材, 从而减少了基材的质量。
2.3激光技术在农机零件修复中的应用
激光技术在农机零件修复中主要是应用激光熔覆技术。激光熔覆技术是一种新型的表面改性技术, 是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化, 并快速凝固后形成稀释度极低, 与基体成冶金结合的表面涂层, 显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法, 从而达到表面改性或修复的目的, 既满足了对材料表面特定性能的要求, 又节约了大量的贵重元素。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比, 激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点。
因此, 激光熔覆技术可以提高材料表面的耐磨与耐蚀等性能, 主要用于零件磨损后的修复及增强新制造零件的性能。对于重要零件如农机中的汽缸套和活塞等,由于工作量大, 高温、高压、侵蚀以及不同程度的摩擦, 其磨损量是很大的, 零件需要定期报废和更换。对于耕地机械、整地机械和收割机械如犁、中耕机、播种机和收割机,作业时局部磨损很快, 零件报废是因为局部的损坏。为了提高零件的使用寿命, 修复工作有着极大的意义。激光加工具有选区作用的独特优点, 而且激光熔覆可以方便地修复磨损部位, 使零件不因为局部损坏而报废, 提高了零件的可靠性和使用寿命,在投人费用最小的情况下重新达到更佳的性能要求。此外,用激光对模具进行修复, 可以大大提高模具的寿命, 又不受形状和尺寸的限制, 在农机制造中也应大力推广和采用。
3.激光加工技术在农机制造中应用现状及前景
3.1激光加工技术在农机制造中的应用在我国尚不普遍, 主要是该行业对激光技术的应用还存在不同程度的神秘感和偏见。另外, 对激光技术的宣传也不够, 缺乏实践。因此, 农机企业应尽快引进吸收工业生产中成熟的科研成果,利用好工业中已建立的多功能激光加工中心, 使其为更多的农机企业服务。
3.2激光加工技术的引人可以大幅度提升农业机械的制造水平。但对加工类型的选择及激光器的使用, 要从基础做起, 只有在充分掌握这种先进加工方法的情况下, 才能更好地改进传统工艺, 发挥新技术的优势。激光加工技术集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果,技术涉及范围广。因此, 农机企业在上激光制造项目时, 一定要分析企业自身条件和需求, 向其他机械企业咨询, 看准方向, 找到结合点, 循序渐进地进行。
3.3近年来, 大功率激光器和辅助设备的制造技术日益提高, 其基础理论及生产技术日益成熟, 与其他加工设备相比, 大功率激光器的价格也不是很高。因此, 激光加工技术
在农业机械制造中的应用具备了一定的外部条件。另外, 随着农业工业化的决速发展, 农业制造企业的实力明显增强, 对产品质量的要求越来越高, 为激光加工技术在农业机械制造中的应用提供了内部动力和条件。因此, 目前激光加工技术在农业机械制造中的应用具备了条件。从农机应用领域来看,快速成型、熔覆及热处理是激光加工技术应用的主要内容。
摘要：根据企业对激光加工技术专业人才的要求，基于工作过程的项目式课程开发理念，明确《激光设备及加工控制》课程目标，依据企业不同岗位典型的工作任务设立五个学习情境及相应的子学习情境，运用案例分析、项目制定等教学方法，按量化指标对过程和结果实施考核，综合评定学生学习成绩，最终实现教、学、做一体化教学目标。
关键词 ：激光设备及加工控制：课程开发：工作过程
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568(2014)02-0070-02
基金项目：本文系武汉市教育科学“十二五”规划课题“基于工作过程的‘激光设备及加工控制’课程开发研究”（编号：2012C181）的阶段性成果。
《激光设备及加工控制》是激光加工技术专业的专业核心课程。该课程主要是通过对激光设备电气控制技术的学习和技能实训，其综合性和实践性较强，要求学生掌握激光加工设备电控系统工作原理和工作过程，获得必要的岗位技能和相关的激光器装配工职业资格证书。
一、课程目标定位
基于工作过程的《激光设备及加工控制》课程开发是激光加工技术专业课程建设与改革的切入点。为了开发建设好该课程，能够更好地掌握企业对激光设备及加工控制人才的需求情况，对企业进行了行业分析和岗位企业调研，确立了掌握激光设备电气控制技术相关知识和技能是激光加工设备企业从业人员的基本要求，将课程目标定位为知识目标、能力目标和素质目标，如表1。
二、教学内容的设计
《激光设备及加工控制》课程属于激光加工技术专业。根据该专业的人才培养目标，课程的内容主要以满足职业岗位能力对电控技术应用能力的需求为依据确定课程内容，将课程内容设计为5个综合学习情境，主要是根据企业不同岗位典型的工作任务进行构建。每一个学习情境都是完整的工作过程，子学习情境训练学生的单项知识，综合学习情境训练学生的综合应用能力；学习情境对应低级、中级、高级不同的工作岗位，任务难度逐步提高；学习情境可扩展、重组、更新；每个学习情镜对应有课内实训项目和工作任务。
《激光设备及加工控制》课程的教学内容主要包括理论教学内容、实践教学内容和集中实训教学内容。理论教学由12个子学习情镜构成，共32个学时，如表2；实践教学由16个子学习情镜构成，共92学时，如表3。
三、教学方法
演讲法：以多媒体教学的形式讲授单项知识点，主要是理论知识的讲解。
案例分析法：根据激光设备及加工控制课程对分析设计能力要求较强的特点，分析电路设计的实际案例，通过案例边讨论边学习。
演示教学法：演示设备操作和软件使用。采用设备现场或企业生产现场学习的方法，学生具有较高的积极性，无论是理论知识的掌握或实践技能的培养都有实践环境作支撑。
问题引导法：通过问题引导学生掌握教学重点。
讨论式教学法：以小组为单位完成一项典型工作任务，学生通过团结协作共同解决问题，小组长负责，锻炼学生的领导和组织协调能力。
项目教学法：以小组为单位进行项目实施，包括目标设定、制定计划，具体实施、项目检查、分析评价5个步骤。
四、课程考核
课程的考核理实一体化教学占60%，包括平时成绩、作业占6%，课堂表现占6%，期末考试占24%，实训考核占24%；集中实践教学包含四个方面，占40%，其中项目制定占8%，项目实施占20%，实训报告2%，职业素养占10%，按量化指标对过程和结果实施考核，给出评价，评价的标准分A、B、C三个等级。而对于小部分不能完成的情况，对问题进行分析，并且进行指导，最终使学生能够达到基本标准。
五、特色与创新
本课程是校企合作开发的基于工作过程的课程，是与激光公司联合开办的订单培养班——激光制造与加工班的教学实践中提炼出来的，课程内容来源于激光企业实际案例。
1．课程内容独特，岗位针对性强。作为伴随激光产业发展应运而生的高职新专业激光加工技术专业的专业核心课程， “激光设备及加工控制”通过紧密依托国内快速发展的激光产业，培养目标直接面向激光设备生产，使用企业的电气控制、设计岗位，岗位针对性强。
2．每个学习情境都是独立的工作任务。实施了融教、学、做为一体的基于工作过程的学习情境课程教学模式，每一个学习情境都是实际的工作任务，学生在相关企业就业不需要培训，可直接上岗。
3．教材来源于实际应用案例，由企业工程技术人员与专业教师共同完成。教材来源于激光企业产品说明书，实际应用案例，培训手册，等等。
摘要：由于激光束功率强、品质高 、工作过程控制精确，因此激光技术越来越受到工程技术人员的青睐。激光打标技术与其他激光加工技术相比，是目前激光加工领域应用最广泛、最成熟的一项技术。本文主要介绍二极管泵浦YAG激光器结构及其激光打标的原理。
关键词：二极管；激光器；激光打标
中图分类号TP33 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）66-0199-02
1 概述
由于激光束功率强、品质高 、工作过程控制精确，因此激光技术越来越受到工程技术人员的青睐。激光打标技术与其他激光加工技术相比，是目前激光加工领域应用最广泛、最成熟的一项技术。他具有标记持久，高质量，高对比度，耐磨，抗化学腐蚀，防伪安全，无污染，灵活，低成本等激光标刻的优势。同时激光打标作为产品质量保证的一部分，从产品设计，生产到售后跟踪服务都需要不可磨灭的产品唯一编号。产品流通环节（防窜货）也促使了激光打标需求的不断上升。
2 激光的特点
高能量密度：又称高亮度，指单位面积上光功率高，百万倍甚至亿倍于太阳光，激光束通过聚焦后，焦点温度可在短暂的时间内达到几千度、上万度，这保证了激光可以加工任何材料；高方向性：指激光的发散角非常小，保证激光能经过长距离的传输，在聚焦后仍能得到极高的能量密度；高单色性：指激光的波长变动的幅度非常小，也叫谱线宽度小，使激光在应用中易于通过适当的光学系统而精密聚焦；高相干性：与其它光波相比，激光的各列波在同样的时刻总是以恒定的相位差振动，因而具有很好的干涉性。
3 激光标记的特点
激光打标技术是激光加工中的重要组成部分，是目前激光加工领域应用最广泛、最成熟的一项技术。激光标记具有许多独特优点：
1）标记永久耐磨：激光标记的原理是激光照射工件表面材质，而使材料本身局部发生物理或化学反应而产生印记。除非材质本身被破坏，激光标记不会被磨损；
2）无接触式加工：激光标记是激光束照射工件表面而留下的印记，无外力作用于材质表面，因而无需担心材质在标记时被破坏或变形；
3）任意图形编辑：激光标记设备均采用计算机控制，可对任意图形文字进行编辑输出，无需制版制模；
4）高效率低成本：激光束在计算机控制下可以高速移动，通过分光技术，还可以实现多工位同时加工；
5）环保无污染：相对于传统的丝网印刷和化学腐蚀等标记方法，激光打标无三废物质排放，因而工作环境清洁。
4激光打标机结构
激光打标机包括：激光器系统，光学扫描系统，控制系统，结构形式。激光器系统包括：激光器，激光器外电路，激光电源，冷却系统。光学扫描系统包括：振镜扫描系统：他的特点是扫描速度快，可实现1000字符/秒的打标速度；体积小、重量轻，集成度高；稳定性、可靠性高，无机械磨损；密封性好，光路系统不易受污染。导轨式扫描系统：他的特点是主要是可靠性，导轨的耐磨性，驱动板的稳定性，光路系统易受污染。控制系统包括：接口板卡，软件，计算机。
5 二极管泵浦YAG激光器
二极管泵浦YAG激光器利用输出固定波长的半导体激光器来对激光晶体进行泵浦，其具有工作时间长，低功耗，体积小的特点。他的使用寿命高达上万小时，大大降低了维护成本。同时光转换效率高，也减少了运行成本。
二极管泵浦固体激光器根据泵浦方式分为侧面泵浦方式和端面泵浦方式。
侧面泵浦方式：半导体泵浦源位于激光晶体的侧面，与灯泵浦相同，需要内循环水冷和外循环冷却装置，采用多个半导体模块作为泵浦源，可提供较大输出功率。其优点是：光束质量好，免维护，耗电省，性价比高。
端面泵浦方式：半导体泵浦源位于激光晶体的端面，半导体模块光传导方向与激光方向相同，激光平均输出功率在3W至15W之间，光学模式优于其它泵浦方式。其优点是：具有极好地光束质量，小聚焦焦斑，短脉宽，高脉冲峰值功率，高重复频率。
6 激光标记原理
退火：对于某些金属，退火的激光标记是将金属加工至其熔点以下温度，导致标记部位的颜色强于或者弱于材料本身。常见的加工温度在200℃左右。
雕刻：对于某些金属、陶瓷及塑料，由于激光束的强度足够高，能使加工部位在瞬间汽化，这样就起到了雕刻的效果。但由于在加工过程中材料和空气中的氧的化学反应，一般会发生加工部位的材料氧化，这样就使标记部位的颜色更加清晰。
颜色改变：这种加工工艺主要用在塑料工件上。激光束的能量主要作用在单独的分子上，例如色素上，然后破坏或者改变其结构。对于不同种材料，应选取合适的激光器。由于材料吸收的激光能量刚好为其能量阈值，加工部位的颜色得到改变或被漂白，而没有被激光照射到的部位依然保持原有颜色。
泡沫化：这种加工工艺只能在某些塑料上能得以实现。激光束照射到塑料表面，熔化标记部位的塑料，并产生小的气泡，并同时这些气泡带来了标记部位颜色的改变。
切除：这种加工工艺主要是采用激光切除材料表面的镀层，如氧黑过的铝件，涂过油漆的金属件，透光的键盘、激光标签纸等。激光只是与镀层发生作用，并切除镀层，但并不破坏基材。利用这种工艺，通过激光参数的调节还可以对多个镀层进行切除而使工件呈现不同的颜色。
7 结论
激光打标技术已被广泛的应用于各行各业，为优质，高效，无污染和低成本的现代加工生产开辟了广阔的前景。如用在量具、刃具及轴承等金属制品上进行激光标记；在游标卡尺上形成刻度和标记；在坚硬的晶体上用激光打印标记；在陶瓷、玻璃、大理石等非金属材料上也可方便地进行激光打标。今年来激光打标技术出现在汽车加工等工业领域，所标记的深度已增加，使所打的标记在喷漆或涂上润滑油后仍能清楚辩认。用激光打标方法进行产品防伪，在我国已经开始受到重视。
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关键词：激光焊接 工艺 质量
0 引言
激光焊接与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵，一次性投资大，技术要求高的问题，使得激光焊接在我国的工业应用还相当有限，但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线和柔性制造。其中，激光焊接在汽车制造领域中的许多成功应用已经凸现出激光焊接不同于传统焊接方法的特点和优势，也为许多大功率激光器制造商和激光焊接设备制造商提供了更为诱人的 经济 效益前景。
1 激光焊接的一般特点
激光焊接是利用激光束作为热源的一种热加工工艺，它与 电子 束等离子束和一般机械加工相比较，具有许多优点：①激光束的激光焦点光斑小，功率密度高，能焊接一些高熔点、高强度的合金材料；②激光焊接是无接触加工，没有工具损耗和工具调换等问题。激光束能量可调，移动速度可调，可以多种焊接加工；③激光焊接自动化程度高，可以用 计算 机进行控制，焊接速度快，功效高，可方便的进行任何复杂形状的焊接；④激光焊接热影响区小，材料变形小，无需后续工序处理；⑤激光可通过玻璃焊接处于真空容器内的工件及处于复杂结构内部位置的工件；⑥激光束易于导向、聚焦，实现各方向变换；⑦激光焊接与电子束加工相比较，不需要严格的真空设备系统，操作方便；⑧激光焊接生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。
2 激光焊接工艺与方法
2.1 双/多光束焊接 双/多光束焊接的提出最初是为了获得更大的熔深和更稳定的焊接过程和更好的焊缝成形质量，其基本方法是同时将两台或两台以上的激光器输出的光束聚焦在同一位置，以提高总的激光能量。后来，随着激光焊接技术应用范围的扩大，为减小在厚板焊接，特别是铝合金焊接时容易出现气孔倾向，采用以前后排列或平行排列的两束激光实施焊接，这样可以适当提高焊接小孔的稳定性，减少焊接缺陷的产生几率。
2.2 激光－电弧复合焊 激光－电弧复合焊是近年激光焊接领域的研究热点之一。该方法的提出是由于随着工业生产对激光焊接的要求，激光焊接本身存在的间隙适应性差，即极小的激光聚焦光斑对焊前工件的加工装配要求过高，此外，激光焊接作为一种以自熔性焊接为主的焊接方法，一般不采用填充金属，因此在焊接一些高性能材料时对焊缝的成分和组织控制困难。而激光－电弧复合焊集合了激光焊接大熔深、高速度、小变形的优点，又具有间隙敏感性低、焊接适应性好的特点，是一种优质高效焊接方法。其特点在于：
可降低工件装配要求，间隙适应性好。
有利于减小气孔倾向。
可以实现在较低激光功率下获得更大的熔深和焊接速度，有利于降低成本。
电弧对等离子体有稀释作用，可减小对激光的屏蔽效应，同时激光对电弧有引导和聚焦作用，使焊接过程稳定性提高。
利用电弧焊的填丝可改善焊缝成分和性能，对焊接特种材料或异种材料有重要意义。
激光与电弧复合焊的方法包括两种，即旁轴复合焊和同轴复合焊。旁轴激光-电弧复合焊方法实现较为简单，但最大缺点是热源为非对称性，焊接质量受焊接方向影响很大，难以用于曲线或三维焊接。而激光和电弧同轴的焊接方法则可以形成一种同轴对称的复合热源，大大提高焊接过程稳定性，并可方便地实现二维和三维焊接。
3 激光焊接过程监测与质量控制
激光焊接过程监测与质量控制一直是激光焊接领域研究和 发展 的一个重要内容，利用电感、电容、声波、光电、视觉等各种传感器，通过人工智能和 计算 机处理方法，针对不同的激光焊接过程和要求，实现诸如焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝成形质量监测等，并通过反馈控制调节焊接工艺参数，从而实现高质量的自动化激光焊接过程。
3.1 激光焊接过程监测 利用各种传感器对激光焊接过程中产生的等离子体进行检测是常用和有效的方法。根据检测信号的不同，激光焊接质量检测主要包括以下几种方式：
3.1.1 光信号检测。检测对象为激光焊接过程中的等离子体（包括工件上方和小孔内部）光辐射和熔池光辐射等。从检测装置的安装来看，主要包括与激光束同轴的直视检测、侧面检测和背面检测。使用的传感器主要有光电二极管、光电池、ccd和高速摄像机，以及光谱分析仪等。
3.1.2 声音信号检测。检测对象主要为焊接过程中等离子体的声振荡和声发射。
3.1.3 等离子体电荷信号。检测对象为焊接喷嘴和工件表面等离子体的电荷。
利用光电传感器检测激光焊接过程中等离子体光辐射强度的变化是激光焊接过程监测与控制的重要方法之一。国内外研究工作表明，利用光电传感器可以自动检测出焊接过程中因激光功率、焊接速度、焦点位置、喷嘴至工件表面距离、对接间隙等工艺条件的波动引起的焊缝熔深和成形质量的变化，不仅可以诊断出诸如咬边、烧穿、驼峰等焊缝成形缺陷，而且在一定工艺条件下还可以检测焊缝内部质量，例如，气孔倾向的严重程度。
（1）装载机下料的特点
首先，下料材料。装载机结构件下料的材料主要是碳素结构钢、低合金结构钢等，材质本身具有良好的力学性能，产生冷、热裂纹的倾向小，切割前工件不需预热，切割后也不需特殊措施。其次，结构特点。装载机下料工件包括薄板件(如驾驶室、机罩、盖板等)，板厚为1~4mm；中板件（如车架、行走架、动臂、斗杆、铲斗等），板厚为6～20mm；厚板件（如装载机前、后轮）板厚20mm以上。所需的下料件中，薄板件、中板件零件占的比重较大。为确保下料零件表面质量最优，同时考虑成本效率等因素，公司规定对不同板厚要求采用不同的切割方法。
（2）装载机切割下料应用情况
工程机械生产中，切割下料通常有火焰切割、等离子切割、激光切割三种常见的切割技术。首先，火焰切割，主要用于切割低碳钢。由于火焰切割的热输入影响大，切割速度低，所以主要用于切割板厚>20mm、不要求尺寸精确的板材，因此主要用来开坡口及薄板的整形工作。其次，等离子切割。由于其工艺特点，主要应用于切割30mm以下厚度的碳钢和低合金钢；还可切割氧乙炔无法切割的材料，如铝合金、不锈钢以及非金属材料等。最后，激光切割。激光切割的零件质量高，切割面光滑无毛刺，表面粗糙度一般能控制在12.5mm以下，具有切缝窄、几何形状好，受热影响很小，无热变形、工作噪声较低、污染小等特点。激光能够切割的材料范围很广，包括各种金属和非金属板材，不受材料硬度的影响（如陶瓷）。但其缺点，主要用于切割板厚10mm以下的钣金件，因此，广泛应用于各种工程机械钣金件和零件精密切割领域。
2.激光高效切割技术的特点及优势
（1）激光高效切割技术的特点
激光切割具有无接触加工、柔性化程度高、高效、质量好，具有广泛的适应性和灵活性，可切割材料范围广等特点。①激光切割切缝宽度小，材料的利用率高。并能精确切割形状复杂、有尖角的零件，尺寸精度可达±0.05mm。②激光切割作用时间短，工件变形少，周边热影响区很小，为0.08～0.1mm。③激光切割时只需定位，因而工件无机械应力及表面损伤。④切割速度快，为机械方法的20倍，特别适用于中、薄板的高精度、高速度切割。⑤噪声和振动小，对环境基本无污染。
（2）激光高效切割应用的优势
柳工集团是最早将激光切割加工系统引进到工程机械的厂家之一，其主要应用于大型覆盖件的切割下料，挡风板的激光切割等。激光切割除了可以快速方便地切割各种不同形状的坯料外，还用来切割加工因规格不同，需要更改的零件安装孔位置，如标志灯、车架、车身两侧装饰线等。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，故被公司用来新车试制，用于切割轮廓和修正。公司采用Rofin-Sinar的500W激光器通过光纤连接到装在机械手上的焊头，用以切割装载机门各种安装孔，1min就完成一扇门开孔的加工。另外在车身装配后的加工、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也经常应用。它既缩短了试制周期又省了节模具，充分体现出采用激光切割加工的优点。与其他切割方法相比，激光切割有以下三大优势：第一，工件可以进行任意形式的紧密排料或套裁，使原材料得到充分利用，并且加工后的零件没有任何形变。第二，效率高，以1mm厚的铝合金板为例，切割速度可达40m/min。高效率使得单件加工成本成几何级数地降低，甚至低于传统加工方法。第三，无需刀具和模具。在计算机控制下，可直接实现二维、三维以上任意形状的板类和壳体类零件的柔性加工，特别适用于新产品研制开发阶段的多品种、小批量的钣金类零件的加工，可省去费用很高的模具设计、制造费，极大地缩短了生产周期。
3.激光高效切割在工程机械制造应用的发展
我国激光工业起步较晚，虽然在近几年来已经涌现出像华工激光、楚天激光以及大族激光等比较知名的激光加工设备企业，但由于激光核心技术与国外相比还存在一定的差距，特别是激光电源方面，主要以国外为主，致使激光加工设备的成本比较高，在企业的应用还不是很广泛。但是，随着国内激光加工技术的快速发展，激光加工电源必将在加工成本、加工厚度等方面实现突破，推动激光切割技术不断地向前发展。发展趋势如下：第一，激光切割将向数字化、智能化方向发展。将CAD/CAPP/CAM以及人工智能运用于激光切割，研制出高度智能化的多功能激光加工系统。第二，激光切割向多功能的激光加工中心发展，将激光切割、激光焊接以及热处理等各道工序后的质量反馈集成在一起，充分发挥激光加工的整体优势。第三，激光切割将向更高效率、精度，以及多功能和高适应性方向发展，激光切割机器人的应用范围将会越来越大。第四，激光切割正向着柔性化方向发展。
4.结语
【关键词】汽车制造;激光三维切割;激光焊接
1.引言
高能量密度和高精度的适应性是激光存在于焊接和切割中的主要优势。激光焊接、切割作为新产品开发的技术保证的同时也是一种提高产品质量的重要手段。
就国内而言，激光焊接、切割技术与国外相比仍然存在着差距。就汽车制造方面而言，一部分的生产厂家仍然需要进口国外的加工零件，这不仅对激光这项高技术的应用的推广产生了阻碍作用，同时也降低了激光产业化的水平。因此，要想把我国的汽车制造的技术能力进一步的提升，我们就要根据已有的技术力量进行改革创新，进一步的加强自身的技术能力。这对我国的长远发展来说具有重要的战略意义。
2.激光加工法在汽车制造中的地位
如今的世界正逐渐走向全球经济一体化，所以汽车市场的竞争也更加的激烈。因此，汽车的设计和制造汽车的技术成为提高竞争力的最强手段。激光焊接切割技术能为汽车制造带来科学的具有转变性的改革以及较为优厚的资产效益。同时也能提高企业的竞争力。经过对汽车生产企业的研究发现，推广激光加工技术有利于提高我国的汽车工业产品的质量水平以及汽车制造业在国际上的竞争力。汽车工业在21世纪中正在向能按照顾客需求来进行生产的阶段，发展过程中发现，传统的加工工艺并不能完全满足新的生产方式的需要，也就是说，机关加工技术将会有一个大规模发展的机遇，经过科学的改良和发展后一定可以成为汽车工业中比较重要的加工方法。
3.激光加工在汽车上的应用
车体质量由于汽车工业的发展也有了更高的要求。如今的激光焊接切割技术在汽车制造领域中将会起到至关重要的带动作用。
3.1 激光焊接技术在汽车制造中的应用
不等厚板的激光拼焊、车身总成与分总成的激光阻焊以及汽车零部件的激光焊接是目前的激光焊接在汽车制造中主要包括的三大类型工艺。
在设计和制造车身时，通过对不同要求的设计来将不同种类的板材利用激光裁剪和拼装技术进行连接最后经过冲压成为车身的一部分的过程叫做激光焊接。激光拼焊不仅可以减少零件在汽车制造中所需要的数量，并且在降低成本的同时提高车身尺寸的精度。如今大部分的大型汽车制造商以及配件工业商都采用这种技术。图1所示为比较典型的激光拼焊构件：
图1 激光拼焊构件示意图
如今人们对汽车的安全性和车身的重量以及低耗油的要求越来越关注，所以激光拼焊板逐渐全球的汽车行业兴起。世界上越来越多的汽车制造商对拼焊板的需求也大大提高。
激光焊接技术从20世纪80年代开始就运用于车身总成与分成的焊接。这不仅使其被广泛的应用并且在一定程度商业提高了激光焊接技术应用于车身制造领域的发展。
在汽车的车身制造中将激光焊接技术融入进来不仅可以将车身的刚度强度和密封性进行提高，同时也能将车身的重量进行降低以达到节能的目的。车身的装配精度和车身的安全性也得到了加强。激光焊接技术在国内外都得到了较快的发展，并且国外的汽车制造商已经将激光焊接技术与铝合金车身进行了充分的焊接。同时使中高档车的生产逐渐成为被大众接受的标准工艺。
3.2 三维激光切割技术在汽车制造上的应用
国外从20世纪的80年代开始就广泛的运用了三维激光切割技术。我国虽然较早就研究了二维激光切割技术，但是三维切割技术的理论研究以及实际上的运用由于一些原因相对与发达国家而言都比较落后，要想改变这一现状就必须要将引进国外优秀技术和自主研发相结合的手段来改善这种情况。这种工艺具有制造周期短、切割速度快、切缝宽度小极易加工质量高的优点，并且也会大幅度的降低制造成本。会给厂家带来良好的经济价值以及优秀的发展前景。在工业中使用的三维激光切割设备总的来说分为两种：三维激光切割机床以及激光切割机器人。前者具有刚性好以及较快的加工速度和高精度的加工条件的优势。同时它在加工区域的接近能力上比较不足，价格也比较昂贵;后者相对来说具有较高的操作灵活性，并且接近加工区域的的能力也较强，但是与前者相比来说加工速度较为落后。所以世界各的的汽车制造公司都普遍采用三维激光切割机床。
图2 三维数控激光切割机床结构布局
现在的多家国外汽车制造公司都主要采用激光切割技术来对新型车进行开发，在对样车的研究中，一般都是利用三维以上的激光切割加工系统来完成各种汽车零件的切割技术。这种方法在一定程度上对新车的研究时间和汽车的生产准备周期进行了缩短，同时也大幅的的提高了生产效率。
3.3 应用于汽车制造中的新型焊接技术
（1）激光复合焊接技术
激光复合焊接技术是一种结合激光束和其他热源，同时将他们共同作用与集中的焊接区的技术。将两者的优点进行融合与发挥，达到最佳效果。并且可以对焊接参数进行科学的调整来满足大众所需要的不同需求。此外，作为两个热源相互作用的成果的激光复合焊接技术不仅可以将焊接的效率进行大幅度的提高，同时也扩大了焊接的适应性。
激光电弧复合焊接是激光复合焊中比较常见的，这其中较为常用的就是-MIG/TIG复合焊接激光复合焊接技术总体来说对于汽车工业上那些无法实现激光束焊工业以及在经济上不可行的装配等一系列的间隙要求。不仅具有广阔的应用范围，同时也大大的节约了生产成本，具有较强的竞争力。
图3 激光-MIG复合焊原理图
（2）激光远程焊接技术
传统的激光焊接系统在焊接位置之间由于过低的快速移动速度导致其在实际的生活中难以达到大批量的生产要求。这一缺点在焊点分布比较多的相对较为复杂的三维零件中，比如车门上具有较为突出的应用。
4.结语
在目前的市场上，远程激光焊接技术逐渐被改良为满足顾客需求的系统。同时供应商也根据市场行情合理的降低昂贵的设备投资和复杂的操作带来的影响。力图达到获得高质量焊接技术和扩展生产市场的目的。
参考文献
[1]杨忠敏.现代汽车生产中的激光焊接技术[J].客车技术与研究，2008（3）：45-48.
【关键词】 现代 高能束流 焊接 技术
Abstract : Electron beam welding deve-lopment can be summed up as: high energy density device developed, flexible intelligent equipment, electron beam diagnostic characteristics, The beam and the physical mechanism research and the vacuum electron beam welding equipment and technology research, etc.
当前高能束流焊接被关注的主要领域是:①高能束流设备的大型化-功率大型化及可加工零件(乃至零件集成)的大型化。②新型设备的研制,诸如,脉冲工作方式以及短波长激光器等。③设备的智能化以及加工的柔性化。④束流品质的提高及诊断。⑤束流、工件、工艺介质相互作用机制的研究。⑥束流的复合。⑦新材料的焊接。⑧应用领域的扩展。
1.激光焊接的最新进展
1.1新型激光器
(1)直流板条式(DC Slab)CO2激光器、(2) 二极管泵浦的YAG激光器、(3)CO激光器、(4)半导体激光器、(5)准分子激光器。
1.2激光器功率的大型化、脉冲方式以及高质量的光束模式
以美国PRC公司为例,几年前,用于切割的CO2激光器功率主要是1500~2000W,而近期的主导产品是4000~6000W,6000W可切割的不锈钢厚度、碳钢厚度分别为35 mm和40 mm.
1.3设备的智能化及加工的柔性化
尤其是对YAG激光,由于可用光纤传输,给加工带来了极大的方便。
其主要特点是:①一机多用。②采用一台激光机可进行多工位(可达6个)加工。③光纤长度最长可达60m.④开放式的控制接口。⑤具有远距离诊断功能。
1.4 束流的复合
最主要的是激光-电弧复合。深熔焊接时,熔池上方产生等离子体,复合加工时,激光产生的等离子体有利于电弧的稳定;复合加工可提高加工效率;可提高焊接性差的材料诸如铝合金、双相钢等的焊接性;可增加焊接的稳定性和可靠性;通常,激光加丝焊是很敏感的,通过与电弧的复合,则变的容易而可靠。
激光-电弧复合主要是激光与TIG、Plasma以及GMA.通过激光与电弧的相互影响,可克服每一种方法自身的不足,进而产生良好的复合效应。
从能量观点看,激光电弧复合对焊接效率的提高十分显著。这主要基于两种效应,一是较高的能量密度导致了较高的焊接速度;二是两热源相互作用的叠加效应。
GMA、激光加丝和激光电弧复合三种方法焊接时线能量、焊缝断面以及能量利用率的比较。
Laser -TIG Hybrid可显著增加焊速,约为TIG焊接时的2倍;钨极烧损也大大减小,寿命增加;坡口夹角亦减小焊缝面积与激光焊时相近。阿亨大学弗朗和费激光技术学院研制了一种激光双弧复合焊接,与激光单弧复合焊相比,焊接速度可增加约1/3,线能量减小25%.
英国Conventry大学现代连接中心亦有Laser-plasma复合焊接的报导。其优点是:提高焊接速度和熔深;由于电弧加热,金属温度升高,降低了金属对激光的反射率,增加了对光能的吸收。在小功率CO2激光试验基础上,还要在12 000W CO2 激光以及光纤传输的2kW YAG激光器上进行,并为机器人进行PALW打基础。
1.5铝合金的激光焊接
铝合金由于比强度高、抗腐蚀性好而得以广泛应用。CO2激光焊接铝合金的困难主要在于高的反射率以及导热性好,难以达到蒸发温度、难于诱导小孔的形成(尤其是对Mg含量比较小时)以及容易产生气孔。提高吸收率的措施除了表面化学改性(如阳极氧化)、表面镀层、表面涂层等外,也有用激光-TIG、激光-MIG的报道,其中MIG- DC electrode position方法由于表面的清理作用强和加丝的合金化作用效果为好。
1.6激光熔覆
激光熔覆与其它表面改性方法相比,加热速度快、热输入少,变形极小;结合强度高;稀释率低;改性层厚度可精确控制,定域性好、可达性好、生产效率高。
激光熔覆除用于民品外,英、美等国也已用于航空机发动机Ni基涡轮叶片的耐热、耐磨层的熔覆及修复。
2.我国高能束流焊接现状
国外电子束焊接发展可归结为:超高能密度装置研制、设备智能化柔性化、电子束流特性诊断、束流与物质作用机制研究以及非真空电子束焊设备及工艺的研究等。
在国内,高能束流焊接越来越引起更多相关人士诸如焊接、物理、激光、材料、机床、计算机等工作者的关注。国内在设备水平上,与国外有一定差距,但在工艺研究上,水平则较为接近,甚至在某些方面还有自己的特色。
2.1 激光焊接
在设备生产与研究上,主要生产千瓦级的CO2激光设备和1千瓦以下的固体YAG激光设备。
国内对激光焊接研究主要集中在激光焊接等离子体形成机理、特性分析、检测、控制、深熔激光焊接模拟、激光-电弧复合热源的应用、激光堆焊等。清华大学从声和电的角度,分析了熔透状态的声信号,提出了激光焊接等离子体的等效电路及电特性数学模型;在抑制等离子体的负面效应方面,清华大学张旭东、陈武柱等提出了侧吸法;国家产学研激光技术中心的肖荣诗、左铁钏提出了双层内外圆管吹送异种气体法;西北工业大学的刘金合提出了外加磁场法。
2.2电子束焊接
我国自行研制电子束焊机始于1960年代,至今已研制生产出不同类型和功能的电子束焊机上百台,并形成了一支研制生产的技术队伍,能为国内市场提供小功率的电子束焊机。
近年来,出现了关键部件(电子枪,高压电源等)引进、其它部件国内配套的引进方式,这种方式的优点是:设备既保持了较高的技术水平,又能大大降低成本,同时还能对用户提供较完善的售后服务。
目前,以科学院电工所的EBW系列为代表的汽车齿轮专用电子束焊机占据了国内汽车齿轮电子束焊接的主要市场份额;我国的中小功率电子束焊机已接近或赶上国外同类产品的先进水平,而价格仅为国外同类产品的1/4左右,有明显的性能价格比优势。
2.3等离子弧焊接
