隨著加工技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步，目前常規(guī)激光加工的技術(shù)，如鉆孔、切斷、表面改性等，都有不同程度的進(jìn)展。 W me1w\0  
(一)鉆孔 M=abJ4  
早期激光鉆孔采用定點(diǎn)沖擊法：即在一個(gè)位置上用脈沖激光束不停地加工，直至孔通。這種加工方法，使加工的孔深和孔徑均受到限制。 \V- Y,!~5  
高重復(fù)頻率YAG激光器進(jìn)入實(shí)用階段后，出現(xiàn)了旋切鉆孔法(Trepanning)，即用專用光學(xué)旋轉(zhuǎn)頭或數(shù)控自動(dòng)生成圓軌跡進(jìn)行激光套料加工。這不僅消除了孔徑限制，且由于有輔助吹氣，加工區(qū)呈半敞開(kāi)式，熔融物易排出，故孔表面質(zhì)量好。 MdboWE5i  
對(duì)于分布有大量相同規(guī)格小孔的零件，特別是回轉(zhuǎn)體，當(dāng)前又發(fā)展了飛行打孔法(Drilling on the fly)，即激光對(duì)一個(gè)孔位加工一個(gè)脈沖后，不管孔是否打通，工件都利用光脈沖間隙快速運(yùn)動(dòng)(移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng))到下一個(gè)孔位，如此進(jìn)行多次循環(huán)對(duì)同一位置多次沖擊，直至完成所有孔的加工。其優(yōu)點(diǎn)是激光脈沖間隙的時(shí)間被用作零件孔的位移，可大大提高加工速度。鉆孔速度目前為每秒數(shù)10孔，預(yù)計(jì)可達(dá)每秒500孔 (亞毫米孔徑)。技術(shù)的關(guān)鍵在于激光到達(dá)，工件必需運(yùn)動(dòng)到位，這對(duì)非均布孔來(lái)說(shuō)有很大難度。用CNC閉環(huán)控制系統(tǒng)控制，當(dāng)孔加工速率更高時(shí)，為保證圓的孔形，在激光作用時(shí)間內(nèi)，激光束必須與零件同步運(yùn)動(dòng)。激光飛行打孔在航空零件加工中已得到了應(yīng)用，環(huán)形燃燒室的冷卻孔加工是典型的應(yīng)用實(shí)例。此外，高速飛機(jī)的機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的前沿，氣流極易與翼表面分離，形成紊流增大而氣動(dòng)力損失，為此，設(shè)計(jì)了有吸氣功能的層流翼(短艙)套，其表面是由1mm厚的鈦合金板制成，上面分布了1200萬(wàn)至10億個(gè)錐孔，外表面孔徑0.06mm，內(nèi)表面孔徑為0.1mm，孔間距為0.3～1mm，層流翼套的小孔也是用飛行打孔法完成的。 l )V43  
對(duì)于微米量級(jí)孔徑的篩孔，用準(zhǔn)分子激光或調(diào)Q的YAG激光快速掃描加工(每秒可加工數(shù)千孔)可得到滿意的結(jié)果。 nu%Nt"~[%  
(二)切割 `xAJy5  
激光切割近期仍以CO 2 激光為主，隨著器件功率的加大，切割深度和速度都有大幅度提高。為提高加工質(zhì)量，采用高壓吹氣(壓力達(dá)1.6～2.0MPa)，用 3.4kW的功率的CO 2 激光可切割5～6mm厚度的鋁板，切口光滑，正、背面不留熔渣。值得提出的是采用兩束激光復(fù)合切割材料，能取得更低的能耗。圖1是兩種激光復(fù)合切割的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。試驗(yàn)表明，用CO(270W)激光與KrF (30W)激光復(fù)合切割，比單用一束CO(300W)激光切割碳鋼可提高速度30%，切割厚度可增加40%以上。 h
\cK  
(三)焊接 GZ[h`FJg/  
激光焊接在儀器儀表業(yè)中早有應(yīng)用，近期研究方向主要集中在航空航天工業(yè)中的高溫合金、鈦合金和鋁、鎂等難焊接合金的加工;汽車工業(yè)中的大厚度、變厚度鋼材的深穿透焊接方面。 =ZIFS  
大型客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)短艙的吊掛采用2.5kW CO 2 激光焊接技術(shù);發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)靜子是由激光切割葉型孔后再用激光將葉片和外環(huán)焊在一起構(gòu)成，用2kW連續(xù)輸出的YAG激光設(shè)備加工，焊接速度達(dá)7m/min。 j.v _  
在汽車行業(yè)中，激光焊接所占比例已逐年上升，從車身面板同樣材料的焊接發(fā)展到不同厚度和不同表面涂層的金屬板件的焊接。法國(guó)SCIAKY公司建立了一個(gè) 6kW的 CO 2 激光加工站，用分光鏡將激光束分到12個(gè)工位同時(shí)進(jìn)行點(diǎn)焊，5秒鐘可焊一件，不僅節(jié)省了6～12個(gè)電阻點(diǎn)焊機(jī)器人，而且因減少搭接寬度使汽車重量減輕 56kg。 K]*ERAfM%m  
激光焊接技術(shù)研究的前沿，一是大功率或超大功率焊接時(shí)，對(duì)出現(xiàn)的等離子體的控制，采用側(cè)向吹氣壓縮法，將等離子云壓在熔池形成的縫中來(lái)改善等離子云的屏蔽行為。另一個(gè)動(dòng)向是采用模糊邏輯的方法，對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行智能控制，這對(duì)變厚度變參量的焊接過(guò)程具有重要意義。 JP*wi-8D  
二、激光領(lǐng)域加工方法的新進(jìn)展 @' :
um  
(一)激光快速成型 Q pc^qP^-  
激光快速成型技術(shù)是激光技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的一項(xiàng)高新制造技術(shù)，主要功能是將三維數(shù)據(jù)快速轉(zhuǎn)化成實(shí)體，具有很大效益。其基本原理是先在計(jì)算機(jī)中生成產(chǎn)品的CAD三維實(shí)體模型，再將它“切成”規(guī)定厚度的片層數(shù)據(jù)(變換成一系列二維圖形數(shù)據(jù))，用激光切割或燒結(jié)辦法將材料進(jìn)行選區(qū)逐層疊加，最終形成實(shí)體模型。成型原理如圖2所示。 SK}g(X7IWH  
逐層疊加有以下幾種方法： |oi49:NXn  
1.液相樹(shù)脂固化法(SL)。材質(zhì)是光敏樹(shù)脂，紫外波段激光作平面選區(qū)掃描照射，使樹(shù)脂按指定區(qū)域固化(懸空部分需設(shè)支撐)。機(jī)床作下沉運(yùn)動(dòng)，使已成型部分浸沒(méi)于液面之下。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是零件表面光滑，變形小;缺點(diǎn)是強(qiáng)度低，樹(shù)脂價(jià)高且保存期短。 %=O!K>^vt<  
2. 選區(qū)燒結(jié)法(SLS)。材質(zhì)有石蠟、塑料、尼龍、陶瓷、包覆金屬和裸金屬等，均為粉末狀態(tài)。用50～100W的CO 2 激光器作燒結(jié)工具，激光束作二維選區(qū)掃描，使粉末“燒結(jié)”成型。機(jī)床須具備送粉、鋪粉、刮平及預(yù)熱等功能。這種方法價(jià)格便宜，精度較高(±0.1mm)，可直接代替木模制砂型。金屬零件的快速制造，金屬粉末燒結(jié)的關(guān)鍵是防氧化和熱傳導(dǎo)，一種方法是在金屬粉末外涂覆粘合劑，用激光選區(qū)照射，粘合劑熱溶粘接成型后，將零件由粉末中取出，再往縫隙中灌注金屬最后制成零件。另一種新研究的方法是用無(wú)涂覆的金屬粉末直接燒結(jié)制造零件，如用銅、鎳或鋁粉，顆粒度在 22.5～90μ m間用600W的YAG激光燒結(jié)。采用這種方法加工的零件材質(zhì)會(huì)出現(xiàn)空隙，為改善空隙，也有采用選區(qū)激光直接噴涂疊加成型，原材料為粉狀 Inconel625，用3kW射頻激勵(lì)的CO 2 激光作光源。 $"n)C  
3.疊層粘接法(LOM)。材質(zhì)是紙，經(jīng)背面涂粘接劑等處理。選用25～50W的 CO 2 激光平面切割機(jī)構(gòu)，機(jī)床完成紙帶的送進(jìn)鋪平及滾壓(粘接)等功能。成型零件尺寸較大，強(qiáng)度較高，但精度較低，腔形零件腔內(nèi)排廢紙難，零件抗潮性差。為此，采用后置表面涂覆環(huán)氧加鋁粉處理，可大大提高紙質(zhì)的耐溫、耐潮濕變形和強(qiáng)度等性能。 !4.^@^L|\  
快速成型零件還有幾種不用激光作工具的方法，如三維打印(FDM)法，固基光敏液相掩模造模造型(SGC)法以及電弧或噴涂添加法等。 OxGCpbh*7o  
上述諸多快速成型法為零件由設(shè)計(jì)到生產(chǎn)提供了經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確、快速的工藝路線。 Wv/5#
_  
(二)激光成形與校形 y]r~v  
激光成型和校形是通過(guò)激光對(duì)材料局部加熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力，使板材零件發(fā)生形變的加工方法。根據(jù)對(duì)局部的均勻和不均勻的加熱和冷卻方式，可加工不同形狀的零件(如圖3所示)。 >