激光加工

激光加工

所屬類別

科技 >> 機械 >> 機械加工

作者：曹鳳國 主編

叢書名：現代機械製造技術叢書

出版日期：2007年 ISBN：978-7-5304-3438-3 

開本：16K　787×1092　1/16 裝幀：平 版次：1版1次 頁數：262頁

本書系統闡述了激光加工的基本原理，詳細介紹了激光加工材料的去除加工(如切割、打孔等)、增材加工[如焊接、3D列印(快速成形)等]、表面加工(如改性、淬火等)、精密微細加工(如LIGA加工、準分子激光加工等)、激光複合加工(如激光與電火花複合加工等)等各種激光加工方法的工藝、設備和應用、發展等。

目錄

第1 章　緒論 1

1.1　激光和工業激光器的發展 1

1.2　激光加工的特點、類型及應用 3

1.2.1　激光加工的特點 3

1.2.2　激光加工的類型及應用 3

1.3　先進激光加工技術的發展方向 4

1.4　激光加工技術術語及符號、單位 8

1.4.1　術語 8

1.4.2　符號和單位 12

第2 章　激光材料加工理論 14

2.1　激光產生的基本原理 14

2.1.1　光子的基本性質 14

2.1.2　光子的相干性 15

2.1.3　光子簡併度 15

2.1.4　光的受激輻射 15

2.1.5　光的受激輻射放大 18

2.1.6　光的自激振蕩 19

2.1.7　激光模式 20

2.2　激光的特性 21

2.2.1　激光的方向性 21

2.2.2　激光的單色性 21

2.2.3　激光的高強度（相干光強） 21

2.2.4　激光的相干性 22

2.3　激光與材料的相互作用 23

2.3.1　材料在激光作用下的過程 23

2.3.2　材料的吸收與反射特性 24

2.4　材料在激光作用下的熱力效應與組織效應 26

2.4.1　熱力效應 26

2.4.2　組織效應 27

第3 章　激光器系統 29

3.1　固體激光器 29

3.1.1　固體激光加工系統 29

3.1.2　用於熱加工固體激光器 31

3.2　氣體激光器 33

3.2.1　高功率CO2 激光器 34

3.2.2　準分子激光器 36

3.2.3　其他氣體激光器 37

3.3　其他類型激光器 38

3.3.1　化學激光器 38

3.3.2　高功率CO 激光器 38

3.3.3　染料激光器 39

3.3.4　光纖激光器 39

3.3.5　半導體激光器 39

第4 章　激光去除加工 41

4.1　激光打孔 41

4.1.1　激光打孔的原理及特點 41

4.1.2　激光打孔的分類 44

4.1.3　激光打孔的加工系統 46

4.1.4　激光打孔工藝 49

4.1.5　典型材料的激光打孔 55

4.2　激光切割 67

4.2.1　激光切割的特點 67

4.2.2　激光切割的方式 68

4.2.3　影響切割質量的因素 70

4.2.4　常用工程材料的激光切割 77

4.3　激光打標、雕刻 81

4.3.1　激光打標 81

4.3.2　激光雕刻 84

第5 章　激光焊接技術 86

5.1　概述 86

5.2　激光熱傳導焊接 86

5.2.1　激光熱傳導焊接基本原理 86

5.2.2　激光焊接工藝參數與焊接方法 87

5.3　激光深熔焊 93

5.3.1　深熔焊理論 93

5.3.2　深熔焊的主要影響因素 94

5.3.3　深熔焊的接頭形式與質量 95

5.3.4　常用材料的激光焊接 96

5.3.5　人造金剛石工具的激光焊接 98

5.3.6　塑料的激光焊接 101

5.4　激光焊接的應用及設備 104

5.4.1　激光焊接的應用 104

5.4.2　激光焊接設備 105

5.5　激光焊接的優點和局限性 106

5.5.1　激光焊接的優點 106

5.5.2　激光焊接的局限性 107

第6 章　激光表面改性技術 108

6.1　激光表面改性的特點與分類 108

6.1.1　激光表面改性的特點 108

6.1.2　激光表面改性的分類 109

6.2　激光相變強化和激光熔凝強化 110

6.2.1　激光相變強化 111

6.2.2　激光熔凝強化 113

6.2.3　激光表面強化中碳及合金元素的影響 114

6.2.4　激光表面強化工藝 115

6.2.5　激光表面強化實例 118

6.3　激光表面熔覆及合金化 120

6.3.1　激光表面熔覆 120

6.3.2　激光合金化 126

6.3.3　激光表面熔覆與合金化的應用 129

6.4　激光表面非晶化 130

6.4.1　非晶態金屬的結構與性質 131

6.4.2　激光非晶化的特點 132

6.4.3　激光非晶化的原理 132

6.4.4　激光非晶化工藝及影響因素 133

6.4.5　激光非晶化的應用 134

6.5　激光衝擊硬化 135

6.5.1　激光衝擊硬化的特點 135

6.5.2　激光衝擊處理的模型 135

6.5.3　激光衝擊硬化對材料力學性能的影響 136

6.5.4　激光衝擊處理的發展 138

6.6　複合表面改性技術 139

6.6.1　兩種複合表面改性技術 139

6.6.2　兩種以上複合表面改性技術 140

第7 章　激光3D 列印技術( 激光快速成形技術) 142

7.1　概述 142

7.2　3D 列印( 快速成形) 技術的基本原理及特徵 143

7.2.1　3D 列印( 快速成形) 技術的原理 143

7.2.2　3D 列印( 快速成形) 技術的工藝過程 144

7.2.3　3D 列印( 快速成形) 技術的特徵 144

7.3　3D 列印( 快速成形) 主要的工藝方法 145

7.3.1　液態光敏樹脂選擇性固化 145

7.3.2　粉末材料選擇性激光燒結 147

7.3.3　熔融沉積成形 149

7.3.4　薄型材料選擇性切割 149

7.3.5　固基光敏液相法 150

7.3.6　三維列印 151

7.3.7　複合成形法 152

7.4　3D 列印( 快速成形) 的軟體與設備 153

7.4.1　激光3D 列印( 快速成形) 前期數據處理 153

7.4.2　激光3D 列印( 快速成形) 設備 156

7.5　3D 列印( 快速成形) 用材料 157

7.5.1　3D 列印( 快速成形) 工藝對材料的要求 157

7.5.2　3D 列印( 快速成形) 材料的分類 158

7.6　激光燒結3D 列印( 快速成形) 162

7.6.1　激光燒結3D 列印( 快速成形) 機理 162

7.6.2　金屬粉末的激光燒結3D 列印( 快速成形) 162

7.6.3　激光燒結3D 列印( 快速成形) 工藝因素 164

7.7　反求工程與3D 列印( 快速成形) 集成技術 170

7.7.1　反求工程 170

7.7.2　數據獲取方法 171

7.7.3　數據處理 173

7.7.4　三維重構 174

7.8　快速模具製造技術 174

7.8.1　快速模具製造技術及其分類 174

7.8.2　快速金屬模具製造技術 178

7.8.3　快速模具製造技術的發展方向 185

第8 章　其他激光加工技術 187

8.1　激光清洗技術 187

8.1.1　激光清洗基礎 187

8.1.2　激光清洗特點和分類 189

8.1.3　激光清洗用激光器 190

8.1.4　激光清洗的應用 191

8.1.5　激光清洗技術的發展 192

8.2　激光光存技術 194

8.2.1　激光光存技術的發展 194

8.2.2　激光光碟使用的激光器 194

8.2.3　激光光碟的讀/寫工作原理 195

8.3　激光拋光技術 197

8.3.1　激光拋光的特點 197

8.3.2　激光拋光的原理 198

8.3.3　激光拋光系統的主要構成 199

8.3.4　影響激光拋光的工藝因素 199

8.3.5　激光拋光技術的發展和應用前景 201

8.4　激光複合加工技術 202

8.4.1　激光輔助車削技術 202

8.4.2　激光輔助電鍍技術 203

8.4.3　激光與步沖複合技術 204

8.4.4　激光與水射流複合切割技術 204

8.4.5　激光複合焊接技術 205

8.4.6　激光與電火花複合加工技術 208

8.4.7　激光與機器人複合加工技術 210

第9 章　激光微細加工 212

9.1　準分子激光微細加工 213

9.1.1　準分子激光加工的原理及特點 213

9.1.2　準分子激光的微細加工 214

9.1.3　準分子激光微細加工的應用 217

9.2　超短脈衝激光的微細加工 220

9.2.1　超短脈衝激光的發展 220

9.2.2　飛秒激光器的分類 222

9.2.3　飛秒激光加工的原理及特徵 222

9.2.4　飛秒脈衝激光的精細加工應用 226

9.3　激光微型機械加工 231

9.3.1　微型機械加工 231

9.3.2　準分子激光直寫微細加工 232

9.3.3　激光LIGA 技術 233

9.3.4　激光化學加工技術 236

9.3.5　微型機電系統的激光輔助操控與裝配 236

9.4　激光誘導原子加工技術 237

9.4.1　原子層外延生長 237

9.4.2　原子層刻蝕 238

9.4.3　原子層摻雜 239

9.5　激光製備納米材料 239

9.5.1　激光製備納米材料的特點 239

9.5.2　激光誘導化學氣相沉積法 239

9.5.3　激光燒蝕法 242

9.6　脈衝激光沉積薄膜技術 243

9.6.1　脈衝激光沉積薄膜技術的特點 243

9.6.2　脈衝激光沉積薄膜的原理 244

9.6.3　PLD 沉積薄膜的裝置 246

9.6.4　PLD 沉積工藝 246

9.6.5　PLD 製備新材料應用 247

9.6.6　脈衝激光沉積薄膜技術的發展方向 248

9.7　激光-掃描電子探針技術 249

9.7.1　激光-掃描電子探針技術的基本原理 249

9.7.2　納米加工的應用 250

9.7.3　Laser-SPM 技術的發展 251

第10 章　激光加工中的安全防護及標準 253

10.1　激光的危險性 253

10.1.1　光的危害 253

10.1.2　非光的危害 255

10.2　激光危險性的分類 255

10.2.1　分類過程 255

10.2.2　分級 255

10.3　激光防護 256

10.3.1　激光防護的主要技術指標 256

10.3.2　激光防護的通用操作規則 257

10.4　激光安全標準 257

10.4.1　激光安全的國家標準 257

10.4.2　激光防護鏡標準 258

參考文獻 259