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激光组件与材料

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激光与材料相互作用的过程分析

导读: 激光加工是继机械加工、力加工、火焰加工和电加工之后一种崭新的加工技术。

  激光加工是继机械加工、力加工、火焰加工和电加工之后一种崭新的加工技术。激光作为极具特色的光源,也称作“光刀”,它可以解决不同材料的加工、成型、制备等各种制造问题。作为神奇的“光刀”,它有许多特点:其空间特性的能量分布,根据需要可“尖”可“钝”,具时间特性,可连续或调制输出,根据被加工材料的吸收系数,其波长覆盖红外到紫外。各种光的参数搭配,被加工材料范围可从金属、复合材料、半导体材料、陶瓷、玻璃、皮革、布料到人造纤维等,以及其他新材料。

  目前,激光加工用激光多于红外波段。根据材料吸收激光能量而产生的温度升高,可以把激光与材料相互作用过程分为如下几个阶段:

  1、无热或基本光学阶段。

  从微观上来说,激光是搞简并度的光子,当它的功率密度很低时,绝大部分的入射光子被材料中电子弹性散射,这段主要物理过程为反射,透射和吸收。

  2、相变点以下加热。

  当入射激光强度提高时,入射光子与金属中电子产生非弹性散射,电子通过“逆韧致辐射效应”,从光子获取能量。处于受激态的电子与声子相互作用,把能量传给声子,激发强烈的晶格震动,从而使材料较热。当温度低于相变点时,材料不发生结果变化。

  3、在相变点以上但熔点加热。

  这个阶段为材料固态相变,存在传热和质量传递物理过程。

  4、在熔点以上,但低于汽化点加热。

  激光使材料熔化,形成熔池。熔池外主要是传热,熔池内存在3种物理过程:传热、对流和传质。

  5、汽化点以上加热出现等离子现象。

  激光使材料汽化,形成等离子体,这在激光深熔焊接中是经常见到的现象。

        总结:

  国内目前所拥有的激光技术完全可以具有强大的能力将生产带向激光化,实现日常生活用品的激光加工,为激光技术的优势提供更广的平台,使得产品和技术共同发展和应用,强有力的发展激光加工市场的明天。
 

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