外国激光加工技术的应用

激光是本世纪的重大发明之一，具有巨大的技术潜力，专家们认为，现在是 电子 技术的全胜时期，其主角是计算机，下一代将是光技术时代，其主角是激光。激光因具有单色性、相干性和平行性三大特点，特别适用于材料加工。激光加工是激光应用最有发展前途的领域，国外已开发出20多种激光加工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。 ugproe.com

一、激光加工技术的应用 模具网，首选ugproe.com

目前已成熟的激光加工技术包括：激光快速成形技术、激光焊接技术、激光打孔技术、 激光切割 技术、激光打标技术、激光去重平衡技术、激光蚀刻技术、激光微调技术、激 光存储 技术、激光划线技术、激光清洗技术、激光 热处理 和 表面处理 技术。
激光快速成形技术集成了激光技术、CAD/CAM技术和材料技术的最新成果，根据零件的CAD 模型 ，用激光束将光敏聚合材料逐层固化，精确堆积成样件，不需要 模具 和 刀具 即可快速精确地制造形状复杂的零件，该技术已在航空航天、电子、汽车等工业领域得到广泛应用。
激光焊接技术具有溶池净化效应，能纯净焊缝金属，适用于相同和不同 金属材料 间的焊接。激光焊接能量密度高，对高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。
激光打孔技术具有精度高、 通用 性强、效率高、成本低和综合技术经济效益显著等优点，已成为现代制造领域的关键技术之一。
激光切割技术可广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。脉冲激光适用于金属材料，连续激光适用于非金属材料，后者是激光切割技术的重要应用领域。
激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一。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。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米量到微米量级，这对产品的 防伪 有特殊的意义。准分子激光打标是近年来发展起来的一项新技术，特别适用于金属打标，可实现亚微米打标，已广泛用于微电子工业和生物 工程 。

激光去重平衡技术是用激光去掉高速旋转部件上不平衡的过重部分，使惯性轴与旋转轴重合，以达到动平衡的过程。激光去重平衡技术具有测量和去重两大功能，可同时进行不平衡的测量和校正，效率大大提高，在陀螺制造领域有广阔的应用前景。对于高精度转子，激光动平衡可成倍提高平衡精度，其质量偏心值的平衡精度可达1%或千分之几微米。
激光蚀刻技术比传统的化学蚀刻技术工艺简单、可大幅度降低生产成本，可加工0.125～1微米宽的线，非常适合于超大规模 集成电路 的制造。
激光微调技术可对指定 电阻 进行自动精密微调，精度可达0.01%～0.002%，比传统加工方法的精度和效率高、成本低。激光微调包括 薄膜 电阻(0.01～0.6微米厚)与厚膜电阻(20～50微米厚)的微调、 电容 的微调和混合集成电路的微调。
激光存储技术是利用激光来记录视频、音频、文字资料及计算机信息的一种技术，是信息化时代的支撑技术之一。
激光划线技术是生产集成电路的关键技术，其划线细、精度高(线宽为15～25微米，槽深为5～200微米)，加工速度快(可达200毫米/秒)，成品率可达99.5%以上。
激光清洗技术的采用可大大减少加工器件的微粒污染，提高精密器件的成品率。
激光热、表处理技术包括：激光相变硬化技术、激光包覆技术、激光表面合金化技术、激光退火技术、激光冲击硬化技术、激光强化 电镀 技术、激光上釉技术，这些技术对改变材料的机械性能、耐热性和耐腐蚀性等有重要作用。 模具网，首选ugproe.com
激光相变硬化(即激光淬火)是激光热处理中研究最早、最多、进展最快、应用最广的一种新工艺, 适用于大多数材料和不同形状零件的不同部位,可提高零件的耐磨性和疲劳强度,国外一些工业部门将该技术作为保证产品质量的手段。
激光包覆技术是在工业中获得广泛应用的激光表面改性技术之一, 具有很好的经济性,可大大提高产品的抗腐蚀性。
激光表面合金化技术是材料表面局部改性处理的新方法, 是未来应用潜力最大的表面改性技术之一,适用于航空、航天、兵器、核工业、 汽车制造业中需要改善耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能的零件。
激光退火技术是半导体加工的一种新工艺,效果比常规热退火好得多。激光退火后, 杂质的替位率可达到98%～99%, 可使多晶硅的电阻率降到普通加热退火的1/2～1/3, 还可大大提高集成电路的集成度, 使电路元件间的间隔缩小到0.5微米。
激光冲击硬化技术能改善金属材料的机械性能, 可阻止裂纹的产生和扩展, 提高钢、铝、钛等合金的强度和硬度, 改善其抗疲劳性能。
激光强化电镀技术可提高金属的沉积速度, 速度比无激光照射快1000倍, 对微型 开关 、精密仪器零件、微 电子器件 和大规模集成电路的生产和修补具有重大义意。使用改技术可使电度层的牢固度提高昂100～1000倍。
激光上釉技术对于材料改性很有发展前途, 其成本低, 容易控制和复制, 有利于发展新材料。激光上釉结合火焰 喷涂 、 等离子 喷涂、离子沉积等技术, 在控制组织、提高表面耐磨、耐腐蚀性能方面有着广阔的应用前景。 电子材料 、电磁材料和其它 电气 材料经激光上釉后用于 测量仪表 极为理想。
二、激光加工技术的发展趋势

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1.数控化和综合化

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把激光器与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的工件定位相结合，形成研制和生产 加工中心 ，已成为激光加工发展的一个重要趋势。 www.ugproe.com

2.小型化和组合化

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国外已把激光切割和模具 冲压 两种加工方法组合在一台 机床 上，制成激光 冲床 ，它兼有激光切割的多功能性和冲压加工的高速高效的特点，可完成切割复杂外形、打孔、打标、划线等加工。 3.高频度和高可靠性

目前，国外 YAG激光器 的重复频度已达2000次/秒， 二极管 阵列泵浦的Nd：YAG激光器的平均维修时间已从原来的几百小时提高到1～2万小时。

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4.采用激元激光器进行金属加工, 这是国外激光加工的一个新课题。激元激光器能 发射 出波长157～350 纳米 的紫外激光, 大多数金属对这种激光的反射率很低, 吸收率相应很高, 因此, 这种激光器在金属加工领域有很大的应用价值。

激光是本世纪的重大发明之一，具有巨大的技术潜力，专家们认为，现在是 电子 技术的全胜时期，其主角是计算机，下一代将是光技术时代，其主角是激光。激光因具有单色性、相干性和平行性三大特点，特别适用于材料加工。激光加工是激光应用最有发展前途的领域，国外已开发出20多种激光加工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。

一、激光加工技术的应用

目前已成熟的激光加工技术包括：激光快速成形技术、激光焊接技术、激光打孔技术、 激光切割 技术、激光打标技术、激光去重平衡技术、激光蚀刻技术、激光微调技术、激 光存储 技术、激光划线技术、激光清洗技术、激光 热处理 和 表面处理 技术。
激光快速成形技术集成了激光技术、CAD/CAM技术和材料技术的最新成果，根据零件的CAD 模型 ，用激光束将光敏聚合材料逐层固化，精确堆积成样件，不需要 模具 和 刀具 即可快速精确地制造形状复杂的零件，该技术已在航空航天、电子、汽车等工业领域得到广泛应用。
激光焊接技术具有溶池净化效应，能纯净焊缝金属，适用于相同和不同 金属材料 间的焊接。激光焊接能量密度高，对高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。
激光打孔技术具有精度高、 通用 性强、效率高、成本低和综合技术经济效益显著等优点，已成为现代制造领域的关键技术之一。
激光切割技术可广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。脉冲激光适用于金属材料，连续激光适用于非金属材料，后者是激光切割技术的重要应用领域。
激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一。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。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米量到微米量级，这对产品的 防伪 有特殊的意义。准分子激光打标是近年来发展起来的一项新技术，特别适用于金属打标，可实现亚微米打标，已广泛用于微电子工业和生物 工程 。
激光去重平衡技术是用激光去掉高速旋转部件上不平衡的过重部分，使惯性轴与旋转轴重合，以达到动平衡的过程。激光去重平衡技术具有测量和去重两大功能，可同时进行不平衡的测量和校正，效率大大提高，在陀螺制造领域有广阔的应用前景。对于高精度转子，激光动平衡可成倍提高平衡精度，其质量偏心值的平衡精度可达1%或千分之几微米。
激光蚀刻技术比传统的化学蚀刻技术工艺简单、可大幅度降低生产成本，可加工0.125～1微米宽的线，非常适合于超大规模 集成电路 的制造。
激光微调技术可对指定 电阻 进行自动精密微调，精度可达0.01%～0.002%，比传统加工方法的精度和效率高、成本低。激光微调包括 薄膜 电阻(0.01～0.6微米厚)与厚膜电阻(20～50微米厚)的微调、 电容 的微调和混合集成电路的微调。
激光存储技术是利用激光来记录视频、音频、文字资料及计算机信息的一种技术，是信息化时代的支撑技术之一。
激光划线技术是生产集成电路的关键技术，其划线细、精度高(线宽为15～25微米，槽深为5～200微米)，加工速度快(可达200毫米/秒)，成品率可达99.5%以上。
激光清洗技术的采用可大大减少加工器件的微粒污染，提高精密器件的成品率。
激光热、表处理技术包括：激光相变硬化技术、激光包覆技术、激光表面合金化技术、激光退火技术、激光冲击硬化技术、激光强化 电镀 技术、激光上釉技术，这些技术对改变材料的机械性能、耐热性和耐腐蚀性等有重要作用。
激光相变硬化(即激光淬火)是激光热处理中研究最早、最多、进展最快、应用最广的一种新工艺, 适用于大多数材料和不同形状零件的不同部位,可提高零件的耐磨性和疲劳强度,国外一些工业部门将该技术作为保证产品质量的手段。
激光包覆技术是在工业中获得广泛应用的激光表面改性技术之一, 具有很好的经济性,可大大提高产品的抗腐蚀性。
激光表面合金化技术是材料表面局部改性处理的新方法, 是未来应用潜力最大的表面改性技术之一,适用于航空、航天、兵器、核工业、 汽车制造业中需要改善耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能的零件。
激光退火技术是半导体加工的一种新工艺,效果比常规热退火好得多。激光退火后, 杂质的替位率可达到98%～99%, 可使多晶硅的电阻率降到普通加热退火的1/2～1/3, 还可大大提高集成电路的集成度, 使电路元件间的间隔缩小到0.5微米。
激光冲击硬化技术能改善金属材料的机械性能, 可阻止裂纹的产生和扩展, 提高钢、铝、钛等合金的强度和硬度, 改善其抗疲劳性能。
激光强化电镀技术可提高金属的沉积速度, 速度比无激光照射快1000倍, 对微型 开关 、精密仪器零件、微 电子器件 和大规模集成电路的生产和修补具有重大义意。使用改技术可使电度层的牢固度提高昂100～1000倍。
激光上釉技术对于材料改性很有发展前途, 其成本低, 容易控制和复制, 有利于发展新材料。激光上釉结合火焰 喷涂 、 等离子 喷涂、离子沉积等技术, 在控制组织、提高表面耐磨、耐腐蚀性能方面有着广阔的应用前景。 电子材料 、电磁材料和其它 电气 材料经激光上釉后用于 测量仪表 极为理想。
二、激光加工技术的发展趋势

1.数控化和综合化

把激光器与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的工件定位相结合，形成研制和生产 加工中心 ，已成为激光加工发展的一个重要趋势。

2.小型化和组合化

国外已把激光切割和模具 冲压 两种加工方法组合在一台 机床 上，制成激光 冲床 ，它兼有激光切割的多功能性和冲压加工的高速高效的特点，可完成切割复杂外形、打孔、打标、划线等加工。 3.高频度和高可靠性

目前，国外 YAG激光器 的重复频度已达2000次/秒， 二极管 阵列泵浦的Nd：YAG激光器的平均维修时间已从原来的几百小时提高到1～2万小时。

4.采用激元激光器进行金属加工, 这是国外激光加工的一个新课题。激元激光器能 发射 出波长157～350 纳米 的紫外激光, 大多数金属对这种激光的反射率很低, 吸收率相应很高, 因此, 这种激光器在金属加工领域有很大的应用价值。