特种加工技术——激光加工的基本原理和特点
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一、激光加工的基本原理
激光是一种通过入射光子的激发使处于亚稳态的较高能级的原子、离子或分子跃迁到低能级时完成受激辐射所发出的光。由于这种受激辐射所发出的光与引起这种受激辐射的入射光在相位、波长、频率和传播方向等几方面完全一致，因此激光除具有一般光源的共性之外，还具有亮度高、方向性好、单色性好和相干性好四大特性。激光的上述优异特性是普通光源望尘莫及的。由于激光的单色性好和具有很小的发散角，因此在理论上可聚焦到尺寸与光波波长相近的小斑点上。其焦点处的功率密度可达107~1011W/m2，温度可高至上万摄氏度，使任何坚硬的材料都将在瞬时(<10-3s)被急骤熔化和蒸发，并通过所产生的强烈的冲击波被喷发出去。因此，可以利用激光进行各种材料〔金属、非金属)的打孔、切割等加工，使激光加工成为可能。
二、激光加工的特点
激光加工就是利用材料在激光照射下瞬时急剧熔化和气化，并产生强烈的冲击波，使熔化物质爆炸式地喷溅和去除来实现加工的。
由于激光具有的宝贵特性，因此就给激光加工带来如下一些其他方法所不具备的可贵特点。
(1)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，工件变形小，后续加工量小。
(2)属于无接触加工，加工速度快，无噪声，对工件不污染。
(3)由于激光易于导向、聚集和发散，可以使光束改变方向，与数控机床、机器人连接来构成各种加工系统，适用于自动化。
(4)可以对多种金属、非金属进行加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料。
(5)可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。
(6)激光加工不受电磁干扰，与电子束加工相比，不需要真空环境，也不会产生X射线，是一种无公害加工。
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