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激光加工范文第1篇

[關(guān)鍵詞]激光；金屬材料；工藝

中圖分類號(hào)：TG665 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）18-0020-01

一、激光加工技術(shù)的特點(diǎn)

激光是一種相干光源，具有單色性、平行性和相干性的特點(diǎn)，能量密度高，方向性好。激光束聚焦在被加工材料表面的某一點(diǎn)時(shí)，激光的光能會(huì)瞬間轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生上萬攝氏度的高溫，再堅(jiān)硬的材料都會(huì)在瞬間達(dá)到熔點(diǎn)溫度迅速熔化，溫度再繼續(xù)升高達(dá)到沸點(diǎn)，材料發(fā)生汽化，使得被切除的地方形成了一個(gè)小孔洞，被切除的余料在汽化過程中被蒸發(fā)掉，沒有殘余。激光加工材料的過程實(shí)際上是待加工材料局部因溫度急劇迅速升高持續(xù)發(fā)生液化和汽化現(xiàn)象的過程。

激光加工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的鈑金加工方法難以完成的零件加工。當(dāng)要在一個(gè)箱體較大的鋼件上鉆許多大小不一的孔時(shí)，傳統(tǒng)鈑金工藝方法無法做到，但激光加工技術(shù)就能夠輕松完成。而且，在連續(xù)加工同樣的零件時(shí)，激光加工技術(shù)比傳統(tǒng)工藝技術(shù)的準(zhǔn)確度更高，速度更快，市場競爭力更強(qiáng)。

在二維平面中，激光加工更有柔性。例如在使用激光切割機(jī)切割時(shí)，工件是固定的，切割機(jī)的割頭是可移動(dòng)的，這樣不僅可以避免加工出現(xiàn)死角，提高加工材料的利用率，還能夠簡化加工設(shè)備。激光加工設(shè)備不是靠控制零件、設(shè)置模具或改變加工路線來進(jìn)行加工的，而是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體控制來完成的，因此，激光加工工藝中不存在刀具的磨損、變形等問題，過程可以能夠通過數(shù)控來完成，而且完成精度高，質(zhì)量好。

二、激光加工技術(shù)在金屬材料加工工藝中的應(yīng)用

1、激光切割

1）激光切割能夠有效的利用編程軟件的優(yōu)點(diǎn)，極大的提高薄板型材料的利用率，減少材料的使用與浪費(fèi)，同時(shí)減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度與力度，達(dá)到理想的效果。另一方面，優(yōu)化排料的這一功能性，可以省略薄板切割的開料環(huán)節(jié)，有效的降低材料的裝夾，減少加工輔助的時(shí)間。因此，促使切割方案更合理的安排，有效的提高加工效率及材料的節(jié)?。?）在日益發(fā)展的市場環(huán)境中，產(chǎn)品的開發(fā)速度即意味著市場。激光切割機(jī)的應(yīng)用，可以有效的減少模具的使用數(shù)量，節(jié)省新產(chǎn)品的開發(fā)周期，促進(jìn)其開發(fā)的速度與腳步。零件經(jīng)過激光切割后的質(zhì)量良好，且生產(chǎn)效率明顯提高，有助于小批量的生產(chǎn)，強(qiáng)而有力的保障了產(chǎn)品開發(fā)周期日漸縮短的市場氛圍，而激光切割的應(yīng)用可以對(duì)落料模的尺寸大小進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，為日后的大批量生產(chǎn)鋪墊下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；3）鈑金加工作業(yè)中，幾乎所有的板件痘需要在激光切割機(jī)上一次成形作業(yè)，并進(jìn)行直接的焊接合套，所以激光切割機(jī)的應(yīng)用減少了工序與工期，有效的提高工作效率，能夠?qū)崿F(xiàn)工人勞動(dòng)強(qiáng)度與加工成本的雙重優(yōu)化與降低，同時(shí)促進(jìn)工作環(huán)境的優(yōu)化，極大的提高研發(fā)速度與進(jìn)度，減少模具投入，有效的降低成本；4）激光切割機(jī)在鈑金加工中干的普遍應(yīng)用，能夠有效的縮短新產(chǎn)品等的加工與制造周期，極大的減少模具的投入等；極大的提高工人的加工速率，省去不必要的加工程序；同時(shí)，激光切割機(jī)在工業(yè)加工中的廣泛應(yīng)用，能夠有效的加工各種復(fù)雜的零件，提高精確度，有助于直接縮短加工周期、提高加工的精準(zhǔn)度、略去沖壓模具的更換程序，有效的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

2、激光焊接

從目前的發(fā)展態(tài)勢(shì)看，激光焊接技術(shù)不斷滲透到汽車行業(yè)，為行業(yè)發(fā)展提供了必要的技術(shù)支撐。具體而言，這種應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：首先，傳動(dòng)件焊接。當(dāng)前，激光焊接技術(shù)可滿足汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中70%的零件的焊接需求。與其它焊接技術(shù)相比，激光焊接不僅可以提高零件的使用壽命，而且可以降低零件的使用成本，體現(xiàn)出其獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。其次，焊接組合件。簡單地說，焊接組合件就是將分散的平板工件焊接成體、沖壓成形。通過焊接組合件，既可以減少工件數(shù)量，也可以提高部件性能，還可以減輕車體重量，進(jìn)而優(yōu)化汽車的整體性能。以雅閣汽車為例，它的車門是由1.4 mm的鋼板和0.7 mm的薄板拼焊沖壓而成，降低了40%的車門重量。

此外，激光焊接技術(shù)憑借其堅(jiān)固性強(qiáng)的特點(diǎn)，還廣泛應(yīng)用于刀具、刃具、量具制造行業(yè)。例如，我國圓鋸片的年產(chǎn)量超過1 000萬片，不僅滿足了建筑行業(yè)對(duì)高質(zhì)量鋸片的迫切需求，而且保障了國外鋸片市場的有效供給。

3、激光打孔

激光打孔是一項(xiàng)傳統(tǒng)的、實(shí)用的激光材料加工技術(shù)。與其它技術(shù)相比，激光打孔具有精度高、效率高、效益高等優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)前制造行業(yè)不可或缺的技術(shù)元素。從20世紀(jì)末，激光打孔技術(shù)的發(fā)展速度明顯加快，多元化傾向明顯加強(qiáng)。而且，隨著技術(shù)的不斷完善，孔徑越來越小，而性能卻越來越高。粗略地計(jì)算，如果我們?cè)陲w機(jī)機(jī)翼上打上5萬個(gè)半徑為0.032 mm的小孔，就可以因?yàn)闅饬髯枇Φ臏p小而節(jié)省40%的油量。在我國，激光打孔技術(shù)也有著相對(duì)較長的發(fā)展歷史。早在20世紀(jì)60年代，我國就將該技術(shù)應(yīng)用于鐘表制造行業(yè)，目前其累計(jì)產(chǎn)值已超過23億元人民幣。然而，與發(fā)達(dá)國家相比，我國還存在著一定的差距。現(xiàn)如今，發(fā)達(dá)國家已將激光打孔技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥制造、食品加工、飛機(jī)制造等行業(yè)領(lǐng)域，為其帶來了巨大的物質(zhì)和精神財(cái)富。

4、激光打標(biāo)

激光打標(biāo)技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用性極強(qiáng)的激光材料加工技術(shù)。它通過高密度、高能量的激光，對(duì)工部件實(shí)行局部照射，并依靠汽化、液化等各類化學(xué)反應(yīng)，將標(biāo)識(shí)永久性地留在工部件表面。當(dāng)前，金屬制品是激光打標(biāo)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的行業(yè)領(lǐng)域。如刃具、量具、軸承等金屬制品，都需要依賴激光打標(biāo)技術(shù)為其打印標(biāo)記。而且，激光打標(biāo)可在絲毫不影響晶體的性能的情況下，將看似不可能的標(biāo)記打印變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。此外，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一些非金屬制品，如大理石、玻璃、陶瓷等，也可以應(yīng)用激光打標(biāo)技術(shù)進(jìn)行打標(biāo)。近些年來，激光系統(tǒng)不斷完善，目前平均最高功率可達(dá)250 WYAG，極大地加深了標(biāo)記的深度，提高了標(biāo)記的質(zhì)量。而且，激光打標(biāo)技術(shù)作為一種嶄新的產(chǎn)品防偽手段，受到社會(huì)各界越來越廣泛的關(guān)注。

三、結(jié)語

綜上，隨著社會(huì)工業(yè)的不斷發(fā)展以及激光加工技術(shù)的進(jìn)步，激光加工技術(shù)必然會(huì)成為金屬加工技術(shù)應(yīng)用中的重要加工手段，因此，值得廣大同行的關(guān)注與重視，在實(shí)際生產(chǎn)中予以大力的推廣。

參考文獻(xiàn)：

激光加工范文第2篇

摘 要：激光加工產(chǎn)業(yè)作為國家重點(diǎn)發(fā)展的高端裝備制造業(yè)，國家一直給予了較大的政策支持，其相關(guān)技術(shù)是政府重點(diǎn)扶植的高新技術(shù)?！秶抑虚L期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》明確將激光技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展的高新技術(shù)。結(jié)合專業(yè)建設(shè)需求，對(duì)市場進(jìn)行調(diào)研，為了培養(yǎng)與社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)要求相適應(yīng)，具備激光加工設(shè)備裝配、調(diào)試、使用、維護(hù)及激光加工設(shè)備操作能力的高素質(zhì)應(yīng)用型專門人才，同時(shí)使激光加工技術(shù)的專業(yè)建設(shè)及課程設(shè)置能更好的體現(xiàn)高職教育的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：激光加工技術(shù)；專業(yè)建設(shè)；職業(yè)院校

為了培養(yǎng)服務(wù)激光加工設(shè)備制造和激光加工行業(yè)，培養(yǎng)與社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)要求相適應(yīng)的德、智、體、美全面發(fā)展，適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理和服務(wù)第一線需要，具備激光加工設(shè)備裝配、調(diào)試、使用、維護(hù)及激光加工設(shè)備操作能力的高素質(zhì)應(yīng)用型專門人才。同時(shí)使職業(yè)院校培養(yǎng)的學(xué)生更能符合企業(yè)對(duì)人才的需求。筆者特將企業(yè)對(duì)學(xué)生的基本技能等方面進(jìn)行了調(diào)研。

1 情況說明

針對(duì)位于武漢?中國光谷東湖高新技術(shù)開發(fā)區(qū)的等十多家大型激光公司進(jìn)行調(diào)研。調(diào)研主要采用了隨機(jī)抽樣的方式，發(fā)放問卷共50份，共計(jì)收回問卷43份，有效問卷40份，這次調(diào)研得到了公司的大力支持，報(bào)告內(nèi)容豐富，結(jié)果客觀公正。

2 調(diào)研結(jié)果及分析

2.1 企業(yè)對(duì)院校崗位的設(shè)置要求以及崗位對(duì)職工性別的要求

從激光加工技術(shù)專業(yè)的崗位設(shè)置情況來看，激光控制板焊接工、激光腔體裝配工、激光機(jī)械構(gòu)件裝配工、激光器光學(xué)構(gòu)件裝配及調(diào)試工、激光器售后服務(wù)人員等為主要崗位，不同的崗位對(duì)職工性別的要求有很大的差異。每個(gè)崗位的具體要求如表1。

2.2 企業(yè)要求學(xué)生所需要掌握的基礎(chǔ)知識(shí)

由于激光加工技術(shù)是國家重點(diǎn)支持和推廣的一項(xiàng)高新技術(shù)，應(yīng)用市場相當(dāng)廣泛，在汽車制造、半導(dǎo)體、航天航空等領(lǐng)域應(yīng)用較多，在其它領(lǐng)域還有較大的發(fā)展空間。因此，要求學(xué)生所要掌握的基本知識(shí)也有較高的要求。學(xué)生所需要掌握知識(shí)的基本情況如表2。

2.3 企業(yè)要求學(xué)生所需要掌握的基本技能

高等教育的技能培養(yǎng)目標(biāo)，除了考慮具體行業(yè)和職業(yè)崗位的需求外，還必須考慮學(xué)生日后會(huì)遇到的職業(yè)變更、技術(shù)更新及個(gè)人發(fā)展的需要。既要重視“專業(yè)技能”，又要重視“通用技能”的培養(yǎng)，以適應(yīng)未來社會(huì)生活中知識(shí)更新的需要，為學(xué)生今后的發(fā)展和接受繼續(xù)教育奠定一個(gè)較為寬厚的基礎(chǔ)。從調(diào)研的結(jié)果來看，企業(yè)對(duì)學(xué)生的專業(yè)技能和通用技能的要求都比較高，幾乎要求每位學(xué)生必須掌握電工基本技能、激光加工工藝技能、常見光學(xué)儀器的使用調(diào)試等基本技能。學(xué)生所要掌握的基本技能具體情況如圖1。

學(xué)生所需掌握的基本技能2.4 企業(yè)要求學(xué)生具有的基本素質(zhì)

由于基本的工作能力、良好的職業(yè)道德、職業(yè)意識(shí)和職業(yè)精神，是大學(xué)生作為社會(huì)人、單位人應(yīng)該具備的基本素質(zhì)。在這些方面，很多大學(xué)畢業(yè)生缺乏對(duì)崗位應(yīng)有的熱愛與理解，思想素質(zhì)和心理素質(zhì)都有待提高，適應(yīng)職業(yè)崗位需要的時(shí)間較長，明顯缺乏應(yīng)有的基本工作能力。因此，在校期間應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生具備吃苦耐勞、團(tuán)結(jié)協(xié)作、誠實(shí)守信的精神，要讓學(xué)生明白先做人后做事的哲理。

3 結(jié)論

激光設(shè)備種類向技術(shù)含量更高的高端設(shè)備（光纖激光器、半導(dǎo)體激光器等）發(fā)展，大功率激光設(shè)備所占市場份額越來越大。激光加工應(yīng)用領(lǐng)域向航空、輪船、高速鐵路等高端制造業(yè)、太陽能等新能源利用、集成芯片制造精密加工行業(yè)發(fā)展。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，激光加工技術(shù)專業(yè)具有良好的發(fā)展局面，企業(yè)對(duì)學(xué)生的要求也越來越高，高職教育人才的培養(yǎng)模式得到了企業(yè)的充分肯定，同時(shí)還有許多地方還需要進(jìn)一步完善。主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面：

（1）應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論的學(xué)習(xí)，如：工程光學(xué)、機(jī)械制圖與CAD、單片機(jī)原理與應(yīng)用、機(jī)械加工技術(shù)、光電探測與處理技術(shù)、激光設(shè)備調(diào)試維護(hù)與加工工藝訓(xùn)練、精密機(jī)械基礎(chǔ)、工業(yè)控制技術(shù)、光學(xué)零件加工等基礎(chǔ)課程?？梢試L試實(shí)行“教考分離”等措施，以進(jìn)一步提高教育教學(xué)的質(zhì)量，以適應(yīng)未來社會(huì)生活中知識(shí)更新的需要，為學(xué)生今后的發(fā)展和接受繼續(xù)教育奠定一個(gè)較為寬厚的基礎(chǔ)。

（2）學(xué)院可以輪流安排教師到企業(yè)為期半年或者一年的實(shí)踐，這樣可以使教師知識(shí)不斷更新；同時(shí)也可以安排在校學(xué)生要盡量多的到企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)，通過實(shí)習(xí)，可以使學(xué)生更加清楚在校期間應(yīng)該怎樣去學(xué)習(xí)，使學(xué)生從被動(dòng)的接受學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)的去鉆研，從而提高學(xué)生的專業(yè)技能。

（3）為了得到企業(yè)的認(rèn)可，學(xué)校應(yīng)該和企業(yè)聯(lián)合對(duì)學(xué)生進(jìn)行職業(yè)資格認(rèn)定，以進(jìn)一步深化和推廣“激光訂單班”、“激光定崗班”、“激光醫(yī)療班”等辦學(xué)模式。

（4）綜合素質(zhì)有待提高。信息收集與處理能力、準(zhǔn)確定位能力、抓住機(jī)遇的能力、表達(dá)溝通能力、自我推銷能力、自我保護(hù)能力等，是決定大學(xué)生能否實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)者和生產(chǎn)資料的結(jié)合，達(dá)到人職匹配的重要因素。

（5）進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生具備良好的道德品質(zhì)和團(tuán)隊(duì)合作精神的教育。

參考文獻(xiàn)

［1］王中林，李建新.基于訂單班的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合人才培養(yǎng)模式［J］.職業(yè)教育研究，2008，（4）:2729.

［2］肖坤.高職院校人才培養(yǎng)方案的制訂探析［J］.教育與職業(yè)，2008（33）:1719.

激光加工范文第3篇

關(guān)鍵詞：中職;精品課程建設(shè);激光加工設(shè)備 

精品課程是指具有一流教師隊(duì)伍、優(yōu)化的教學(xué)內(nèi)容、獨(dú)特的教學(xué)方法和模式、完善的配套教材、健全的教學(xué)管理機(jī)制等特點(diǎn)的示范性課程。我校與時(shí)俱進(jìn)，以激光加工技術(shù)這一新型特色專業(yè)的《激光加工設(shè)備》課程為切入點(diǎn)，通過省級(jí)精品課程建設(shè)的引領(lǐng)和示范，帶動(dòng)了其他課程建設(shè)的全面提升，為培養(yǎng)知識(shí)型和技能型人才發(fā)揮了重要作用。 

一、中職精品課程的內(nèi)涵 

中職精品課程主要包括六個(gè)方面的內(nèi)容：一是要逐步形成一支以主講教師為主體、人員穩(wěn)定、年齡結(jié)構(gòu)合理、教學(xué)效果優(yōu)良、素質(zhì)過硬、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師占比合理的教師隊(duì)伍;二是課程內(nèi)容體系優(yōu)化，課程內(nèi)容具有前瞻性、科學(xué)性，及時(shí)反映本學(xué)科的最新知識(shí)和技術(shù);三是教學(xué)方法和模式獨(dú)特，手段先進(jìn)，善于運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式、教練式等好的獨(dú)特的教學(xué)方法，教學(xué)效果明顯，相關(guān)課程標(biāo)準(zhǔn)、教案、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、參考文獻(xiàn)目錄等要網(wǎng)上開放，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享;四是教材完善配套，要有精品系列教材體系;五是大力開展實(shí)踐性、實(shí)驗(yàn)性教學(xué)，組織形式和內(nèi)容要豐富;六是管理機(jī)制健全，擁有相應(yīng)的激勵(lì)和評(píng)價(jià)機(jī)制，鼓勵(lì)更多的教師承擔(dān)精品課程建設(shè)，保證精品課程建設(shè)工作的順利開展。 

二、中職精品課程建設(shè)的措施 

1.以特色、新型、專業(yè)的優(yōu)勢(shì)學(xué)科為切入點(diǎn) 

根據(jù)《關(guān)于安徽省中等職業(yè)教育精品課程建設(shè)的實(shí)施意見》，我校立即行動(dòng)起來，首先精選了激光加工技術(shù)專業(yè)的激光加工設(shè)備課程作為精品課程來創(chuàng)建。大家知道，作為服務(wù)于當(dāng)下新興產(chǎn)業(yè)的激光加工技術(shù)，以其“高效、節(jié)能、環(huán)保”等優(yōu)勢(shì)凸顯它的獨(dú)特作用，目前，我校此專業(yè)的教學(xué)水平在全國占據(jù)領(lǐng)先位置。激光加工設(shè)備正是整個(gè)課程體系中的核心課程，特色鮮明、特點(diǎn)突出，學(xué)校作了綜合布局，重點(diǎn)建設(shè)、精心打造，以此為突破口，拓展到激光加工技術(shù)專業(yè)的其他課程，進(jìn)行整體性、綜合性的課程建設(shè)。如《激光基礎(chǔ)》、《激光加工工藝》等課程。 

2.加強(qiáng)了師資隊(duì)伍建設(shè)，實(shí)施了名師工程 

創(chuàng)建精品課程《激光加工設(shè)備》，是由我校一位激光加工技術(shù)專業(yè)省級(jí)專業(yè)帶頭人作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，三位從事激光專業(yè)教學(xué)一線的老師作為主講，以及有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械類、電工電子類、軟件操作類等集機(jī)光電、軟件控制為一體的共十位老師，組成立一支具有一流教學(xué)水平、業(yè)務(wù)素質(zhì)高、團(tuán)隊(duì)精神強(qiáng)、作風(fēng)過硬的教師隊(duì)伍。這支隊(duì)伍中，在省級(jí)以上教師個(gè)人單項(xiàng)比賽中獲得二等獎(jiǎng)以上有三人次，指導(dǎo)學(xué)生參加省級(jí)以上技能大賽獲得三等獎(jiǎng)以上的有九人次，國家級(jí)裁判員一人次。與此同時(shí)，以專業(yè)帶頭人為核心，帶動(dòng)了一批年輕老師，他們年富力強(qiáng)，富有干勁、闖勁和激情，軟件操作熟練，積累了大量地課內(nèi)外與精品課程建設(shè)有關(guān)的資料信息，為完成既定的任務(wù)做出了貢獻(xiàn)。 

3.優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段 

精品課程建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，內(nèi)容涉及教師、學(xué)生、教材、教學(xué)手段、教學(xué)方法、教學(xué)模式和教學(xué)管理制度，等等。建設(shè)過程中，我校從實(shí)際出發(fā)，著眼于整體來建設(shè)精品課程： 

一是結(jié)合《激光加工設(shè)備》的特點(diǎn)，改革不適應(yīng)人才培養(yǎng)的體系和結(jié)構(gòu)，使教學(xué)內(nèi)容與課程的全面建設(shè)相適應(yīng)。如將《激光加工設(shè)備》課程刪繁就簡，以學(xué)生能夠接受的知識(shí)技能作為前提，具有針對(duì)性地進(jìn)行整體教學(xué)內(nèi)容的選擇。 

二是教學(xué)內(nèi)容先進(jìn)，廣泛吸收目前先進(jìn)的職業(yè)教育教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，使之符合中職學(xué)校人才培養(yǎng)的目標(biāo)要求。 

三是教學(xué)方法以導(dǎo)、學(xué)、教、做、評(píng)為主線，將教練式教學(xué)、師徒制教學(xué)等方法融入課堂教學(xué)中，最大限度地將對(duì)應(yīng)的激光產(chǎn)業(yè)、企業(yè)和學(xué)校教學(xué)相對(duì)接，將校企合作引向了深入。 

四是借力現(xiàn)代信息技術(shù)教學(xué)與管理，在校園網(wǎng)上開辟精品課程網(wǎng)頁，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享。 

4.編寫了理實(shí)一體化系列教材，豐富了教學(xué)資源 

教材建設(shè)是精品課程建設(shè)的重要組成部分，系列化的優(yōu)質(zhì)教材與精品課程相呼應(yīng)非常有必要。在武漢弗萊茵科技有限公司的大力支持下，以我校主講為主體，整合部分高校、激光加工企業(yè)，以及全國開設(shè)激光加工技術(shù)專業(yè)的50多所中職院校的優(yōu)質(zhì)資源，歷經(jīng)六年時(shí)間一起編寫了本專業(yè)理實(shí)一體化系列教材共11本，如《激光基礎(chǔ)》、《激光加工設(shè)備》、《激光加工工藝》、《激光加工實(shí)訓(xùn)技能指導(dǎo)》（上、下冊(cè)）、《AutoCAD技術(shù)及應(yīng)用》、《EzCAD2.0》、《設(shè)備控制技術(shù)》等。同時(shí)，配合激光加工設(shè)備的教學(xué)，又相繼開發(fā)了多功能旋轉(zhuǎn)激光標(biāo)刻機(jī)、多功能激光內(nèi)雕機(jī)等4種課程的教學(xué)軟件，以及3門核心課程的全部教學(xué)課件，極大地豐富了教學(xué)內(nèi)容。 

5.建立了行之有效的評(píng)價(jià)機(jī)制，規(guī)范了操作程序   本文由wWw.DYlw.net提供，第一論 文 網(wǎng)專業(yè)教育教學(xué)論文和以及服務(wù)，歡迎光臨dYLW.nET

激光加工范文第4篇

關(guān)鍵詞:激光技術(shù);金屬材料;加工工藝;應(yīng)用

引言

隨著科技水平的進(jìn)步，工業(yè)制造過程中對(duì)高精度金屬材料的需求越來越高。如何快速有效地加工出具有特殊結(jié)構(gòu)的金屬材料成為擺在金屬加工領(lǐng)域的一道難題。激光是一種特殊的光，與普通的光源相比具有單色性、相干性和方向性。近年來激光技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到科學(xué)研究及工業(yè)實(shí)踐中。激光加工技術(shù)是一種先進(jìn)的材料加工技術(shù)，經(jīng)過長期的發(fā)展和經(jīng)驗(yàn)積累，激光加工技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟并得到廣泛的應(yīng)用。

1激光材料加工技術(shù)的原理

激光材料加工時(shí)利用激光的單色性、相干性和平行性的特點(diǎn)，將激光聚焦到需要切割或焊接的點(diǎn)上，在材料的局部形成高溫［1］。激光材料加工通常需要利用一組透鏡或者反射鏡片將激光束聚焦到需要加工的弓箭表面上，達(dá)到所需要的功率密度。通過合理地選擇和調(diào)節(jié)加工透鏡對(duì)激光功率進(jìn)行調(diào)控。為了達(dá)到要求的幾何形狀的激光光束，可以相應(yīng)地選擇特定的加工透鏡進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過改變光束的特性可以實(shí)現(xiàn)簡單的加工形狀例如點(diǎn)狀、環(huán)形燈;而復(fù)雜的幾何加工形狀需要通過全息照相成像系統(tǒng)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。功率密度是激光材料加工工藝中一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)，它決定了材料加工的質(zhì)量和速度，不同的加工要求需要選擇不同的功率密度參數(shù)。較低的功率密度適用于對(duì)材料的熱處理，例如退火、表面合金化和焊接等。而較高的功率密度則適用于對(duì)材料的切割、打孔及表面非晶質(zhì)化的加工。

2激光材料加工技術(shù)在金屬材料加工中的具體應(yīng)用

2．1激光切割激光切割技術(shù)是利用聚焦鏡將激光束聚焦在被加工材料的表面，利用激光產(chǎn)生高溫使材料融化。同時(shí)利用與激光光束同方向的壓縮空氣將熔化材料吹走，使激光束在被加工材料上沿著一定的軌跡運(yùn)動(dòng)，形成具有特定形狀的切縫。激光切割技術(shù)是應(yīng)用最廣泛的一種激光加工技術(shù)，可以應(yīng)用到多種材料如有機(jī)玻璃、木材、塑料、合金鋼和碳鋼的加工。在計(jì)算機(jī)程序控制下，通過脈沖使激光器放電，從而形成高密度的能量光斑，瞬間熔化或氣化被加工材料。激光切割的切割精度很高，定位精度可以達(dá)到0．05mm，重復(fù)定位精度0．02mm，同時(shí)切割速度可以達(dá)到70m/min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線切割的切割速度［2］。2．2激光焊接根據(jù)焊接對(duì)象的不同激光焊接分為深熔焊接和傳導(dǎo)焊接，它們主要用于機(jī)械制造和電子電氣行業(yè)的焊接工作。激光焊接技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域得到了大規(guī)模的應(yīng)用，為整個(gè)行業(yè)的發(fā)展提供了有力的支撐。激光焊接技術(shù)可以滿足汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中70%的零部件的焊接需求，與其他傳統(tǒng)的焊接方式相比，激光焊接的工作成本低廉，焊接效果較好。此外，激光焊接還可應(yīng)用于組合件的焊接工作中。通過組合件的焊接，不僅提高了零部件的性能，還可以降低汽車的重量，優(yōu)化汽車的整體性能。此外激光焊接還廣泛應(yīng)用于刀具、刃具等器材的制造中。

3激光材料加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

3．1加工速度快在激光材料加工技術(shù)中，激光切割的應(yīng)用最為廣泛。在汽車工業(yè)當(dāng)中，激光加工技術(shù)廣泛應(yīng)用于鈑金零部件的加工。隨著大功率激光器的開發(fā)應(yīng)用，激光切割的應(yīng)用對(duì)象幾乎包括了所有的金屬和非金屬材料。利用激光加工技術(shù)可以快速地對(duì)復(fù)雜及三維零部件進(jìn)行快速有效地切割加工。激光切割技術(shù)的設(shè)置時(shí)間較短，對(duì)不同的工件和外形也有很好的適應(yīng)性。激光精加工和微加工技術(shù)應(yīng)用到汽車工業(yè)制造中，優(yōu)化了汽車結(jié)構(gòu)，提高了汽車的性能。3．2加工精度高激光焊接技術(shù)將非常細(xì)小的高強(qiáng)度激光照射到工件表面，使工件在局部高溫融化，達(dá)到焊接的目的。與傳統(tǒng)的焊接方式相比，激光焊接具有很強(qiáng)的方向性和針對(duì)性，并且在實(shí)施過程中不會(huì)有污染氣體的出現(xiàn)，有效地保護(hù)了工作人員。對(duì)高強(qiáng)鋼的加工來說，3D激光切割技術(shù)是最常用也是最經(jīng)濟(jì)的加工方法［3］。激光切割技術(shù)使材料只會(huì)在局部形成較高的溫度，避免了材料因大面積受熱導(dǎo)致性能出現(xiàn)破壞的現(xiàn)象。與電阻焊接相比激光焊接可以有效降低焊縫的寬度，提高了焊接質(zhì)量。

4結(jié)語

綜上所述，激光技術(shù)是一項(xiàng)新興的技術(shù)手段，激光技術(shù)以其獨(dú)特的特點(diǎn)在材料加工領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。激光材料加工時(shí)利用激光的單色性、相干性和平行性的特點(diǎn)，在材料的局部形成高溫，達(dá)到對(duì)材料進(jìn)行加工的目的。激光切割和激光焊接是最為常見的兩種激光材料加工技術(shù)，這些技術(shù)在汽車制造、特種產(chǎn)品制造領(lǐng)域起到了獨(dú)特而無法替代的作用。激光材料加工技術(shù)具有工作效率高，加工精度高等優(yōu)點(diǎn)，在金屬材料加工中起到了獨(dú)特的作用。

參考文獻(xiàn):

［1］田延龍．激光技術(shù)在金屬材料加工工藝中的應(yīng)用探析［J］．科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013(10):25．

［2］黃翔，徐君，張永良．金屬材料加工工藝中激光技術(shù)應(yīng)用分析［J］．城市建設(shè)理論研究(電子版)，2014(23)．

激光加工范文第5篇

關(guān)鍵詞：激光打孔，旋切法，重鑄層，旋切路徑，旋切速度，旋切圈數(shù)

中圖分類號(hào)：TG665

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：0253-987X（2015）03-0095-09

激光是光的受激放大輻射，與其他光源相比具有極好的方向性、極高的亮度和相干性。聚焦后的激光束作用于材料表面，可引起靶材發(fā)生熔化、氣化、焦化、噴射或燃燒等現(xiàn)象，使材料表面出現(xiàn)質(zhì)量遷移，這種激光燒蝕效應(yīng)可以被用來進(jìn)行激光加工（刻蝕、焊接、打孔、切割等），而且具有高效、高精度、高質(zhì)量、應(yīng)用范圍廣、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)柔性加工和超微細(xì)加工。激光加工技術(shù)在汽車、航空航天、微電子、鋼鐵冶金等領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用，在有些行業(yè)已經(jīng)達(dá)到了較高的水平。

微小孔在制造業(yè)中有很大的需求量，如汽車噴油嘴噴孔、航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件的海量氣膜冷卻孔、噴墨打印機(jī)噴頭等，而現(xiàn)有的加工技術(shù)，如電花火加工和電解加工，或是已經(jīng)無法滿足更高的工業(yè)要求，或是效率太低，而激光加工能夠以更高的效率加工出孔徑更小、質(zhì)量更好的微小孔。在西方發(fā)達(dá)國家的企業(yè)，如美國的GE公司、英國的羅羅公司，激光微小孔加工技術(shù)已經(jīng)被非常成功地應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造中，然而，這些技術(shù)被嚴(yán)格封鎖，成為制約我國工業(yè)制造技術(shù)發(fā)展的瓶頸。

目前，國內(nèi)激光加工微小孔技術(shù)的研究還存在諸多未解決的問題，其中2個(gè)重要的問題就是孔形優(yōu)化和孔壁重鑄層，相比之下，后者更不易解決。重鑄層是激光加工中熔化后的材料未被完全排出而冷卻粘結(jié)在孔壁上的殘余熔化物，因?yàn)槔鋮s速度過快，熱應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致重鑄層中出現(xiàn)微裂紋，在一定條件下這種微裂紋會(huì)在零件服役過程中向基體內(nèi)部擴(kuò)展，這對(duì)整機(jī)設(shè)備的安全性是一種潛在的嚴(yán)重威脅。

本文的工作主要針對(duì)孔形優(yōu)化和孔壁重鑄層展開。在激光參數(shù)優(yōu)化方面，大量已公開的文獻(xiàn)資料表明，更窄的激光脈沖寬度和更高的峰值功率有助于加工出重鑄層更小的微小孔。本課題組前期的研究結(jié)果也證實(shí)了一點(diǎn)。Chien等人利用正交優(yōu)化方法在718鎳基合金材料上對(duì)包括旋切速度、輔助氣壓、脈沖能量在內(nèi)的8個(gè)激光加工參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化研究，加工出了最小重鑄層厚度為38μm的微小孔，并且認(rèn)為重鑄層厚度會(huì)隨旋切速度的降低而減小。然而，他們給出的最佳旋切速度是1.25mm/s，這與本研究得到的結(jié)果相去甚遠(yuǎn)。此外，他們還認(rèn)為重鑄層在孔入口的厚度比在其他孔深位置的都要大，這也和本文的發(fā)現(xiàn)有很大的出入。文獻(xiàn)[7，9]關(guān)于輔助氣壓的結(jié)論為本研究提供了有益的借鑒。Zhang等人研究了在激光打孔過程中材料發(fā)生的氣化、熔化和熱傳導(dǎo)等現(xiàn)象，指出了加工中因熱傳導(dǎo)損失的熱量對(duì)孔質(zhì)量的影響。文獻(xiàn)[11-12]表明，在長脈沖（如毫秒脈沖）激光微小孔加工過程中，材料的總?cè)コ恐幸簯B(tài)噴濺占了相當(dāng)大的比例，根據(jù)光強(qiáng)和材料的不同，這個(gè)比例能高達(dá)70%，這既解釋了為什么毫秒激光加工的孔重鑄層一般都很厚，也為本文的減小重鑄層研究提供了原始理論依據(jù)。

1激光打孔方式

脈沖激光打孔方式可分為沖擊式（叩擊式）、旋切式、螺旋式3類，如圖1所示。定點(diǎn)沖擊式加工是在加工過程中激光束與工件位置相對(duì)靜止，在一系列脈沖能量沖擊下完成小孔加工，孔徑接近光斑尺寸。與其他方式相比，這是最基礎(chǔ)也是最快的一種激光打孔方式，但孔的質(zhì)量直接受到光束質(zhì)量和聚焦光學(xué)系統(tǒng)的影響，一般加工出的小孔熱效應(yīng)明顯，精度和孔壁質(zhì)量均較差。旋切式加工是利用聚焦光束在工件表面做圓周運(yùn)動(dòng)，切除圓內(nèi)多余材料后形成小孔，加工過程中焦點(diǎn)位置在軸向保持不變。這種光束旋轉(zhuǎn)可以通過2個(gè)機(jī)械直線軸差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的形式實(shí)現(xiàn)，也可以通過旋轉(zhuǎn)光學(xué)棱鏡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)：前者適合于各種類型的激光器，原理上可以加工任意孔徑的小孔和異形孔；后者多用于納秒級(jí)和更短脈沖的激光器，且只能加工一定直徑范圍內(nèi)的圓孔。由于旋切加工過程更有利于熔融物質(zhì)排出，孔壁熱影響區(qū)和重鑄層相對(duì)較小，因此孔質(zhì)量較高。螺旋式加工是在旋切加工的基礎(chǔ)上加入了焦點(diǎn)位置漸近地向工件內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的加工方式，這樣加工出來的孔的精度和圓柱度更高一些，但工藝相對(duì)較復(fù)雜，在大能量激光孔加工中應(yīng)用較少。

本文結(jié)合各加工方式的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)室條件，選擇以旋切法為研究對(duì)象開展工藝優(yōu)化研究。

2實(shí)驗(yàn)裝置

采用英國GSI公司專門為打孔用途設(shè)計(jì)生產(chǎn)的JK300D型Nd：YAG燈泵浦固體激光器，最大平均輸出功率為300W，最大峰值功率為16kW，脈沖寬度從0.2ms到5ms連續(xù)可調(diào)，波長1.06μm。該激光器的優(yōu)點(diǎn)是加工效率高，穩(wěn)定性好，不需要苛刻的操作環(huán)境，因此非常適合工業(yè)應(yīng)用，但缺點(diǎn)是加工過程存在較嚴(yán)重的熱影響，如采用沖擊式直接加工的微小孔，孔壁重鑄層厚度在50μm左右。激光能量通過光纖傳至激光頭，激光頭固定在一臺(tái)自制的五軸（3個(gè)直線軸，2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸）精密運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)上，其單軸直線定位精度為5μm，重復(fù)定位精度為3μm，可在X-Y、X-Z、Y-Z 3個(gè)平面內(nèi)做任意曲線差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)?？赏ㄟ^旋轉(zhuǎn)激光頭來改變光束與樣品表面的夾角，而且可從激光頭腔體內(nèi)吹出與光束平行的高壓輔助氣體（本文采用壓縮空氣）。圖2為實(shí)驗(yàn)用的激光加工系統(tǒng)示意圖。

3旋切路徑優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

激光旋切法加工微小孔其實(shí)就是一種走刀路徑為圓環(huán)的激光切割。由于激光加工的特殊性，不同的光束路徑會(huì)對(duì)孔形產(chǎn)生不同的影響。

3.1邊緣起點(diǎn)旋切法

一般的旋切法是直接從圓周上的某一點(diǎn)開始，完成旋切后回到起點(diǎn)，如圖3a所示。這種加工路徑的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、效率高，但是存在一個(gè)缺陷，就是容易在孔邊緣產(chǎn)生一個(gè)如圖3b所示的缺口。

孔緣產(chǎn)生缺口的原因很可能是加工開始時(shí)第一個(gè)激光脈沖的前沿與材料表面相互作用的特殊性造成的，因?yàn)榈谝粋€(gè)脈沖與材料發(fā)生作用時(shí)，材料溫度較低且表面平整，材料對(duì)激光的反射率很高。Kar等人的研究也表明，激光與金屬材料作用的起始初段，材料對(duì)激光的反射率很高，但是當(dāng)材料表面溫度超過熔點(diǎn)時(shí)，反射率會(huì)迅速降低，他們推薦的此時(shí)適合的吸收率為85%。反射率高意味著材料需要更長的時(shí)間才能吸收足夠的熱量達(dá)到熔點(diǎn)，這同時(shí)也意味著熱量可以在材料內(nèi)部通過熱傳導(dǎo)傳播更遠(yuǎn)的距離。所以，當(dāng)輻照范圍內(nèi)的材料達(dá)到熔點(diǎn)后，較小的溫度梯度就會(huì)導(dǎo)致光斑范圍外的一部分材料也發(fā)生熔化，這時(shí)在氣化壓力和輔助氣流的作用下，液態(tài)材料被排出，所產(chǎn)生的小孔的孔徑必然大于光斑直徑，在旋切加工中，這種較大的起始孔徑就會(huì)成為孔緣上的缺口。

對(duì)于以上分析，本文通過2個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證：一個(gè)是孔徑無限大的旋切實(shí)驗(yàn)，即直線切割；另一個(gè)是隨機(jī)出光旋切實(shí)驗(yàn)。圖4和圖5分別是這2個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的掃描電子顯微鏡（SEM）照片。從圖4中可以看出，起點(diǎn)處明顯有一個(gè)已成型的小孔，其直徑大于隨后切割時(shí)的線寬。如果將實(shí)驗(yàn)中的路徑首尾相連，則起點(diǎn)處自然就形成一個(gè)缺口。圖5中6個(gè)小孔邊緣均出現(xiàn)了缺口，而且出現(xiàn)的位置不一樣，這是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)中是先讓運(yùn)動(dòng)平臺(tái)開始旋轉(zhuǎn)，然后再隨機(jī)手動(dòng)開啟激光快門開始加工。缺口位置的隨機(jī)分布也證明了缺口是由于激光加工中的第一個(gè)脈沖造成的。

3.2圓心起點(diǎn)旋切法

為了避免旋切加工的小孔孔緣出現(xiàn)缺口，就必須改變旋切路徑，因此進(jìn)行了以圓心為起點(diǎn)的旋切加工實(shí)驗(yàn)。路徑形式如圖6a所示，即激光在圓心位置開啟，先通過沖擊方式鉆出一個(gè)小孔后，向預(yù)設(shè)孔邊移動(dòng)，然后開始旋切，完成加工后光束又回到圓心位置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6b所示，可以看出，這種路徑加工出的小孔孔緣完整，缺口已經(jīng)消失。因此，以圓心為起點(diǎn)的旋切路徑是一種比較好的選擇，本文在接下來的實(shí)驗(yàn)研究中將采取這種旋切路徑。

此外，文獻(xiàn)[15]中采用沿與孔內(nèi)壁相切的引入線開始旋切加工，也得到了孔緣完整的微小孔，見圖7。這2種引入線的加工效果無明顯差異，但相比之下前者的工藝操作性更簡單一些。

4不銹鋼材料上關(guān)于孔壁重鑄層的旋切加工實(shí)驗(yàn)與結(jié)果

304不銹鋼是一種綜合性能良好的常用不銹鋼材料，具有耐高溫、耐腐蝕、加工性能好的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于制造有較高要求的設(shè)備和零件。本文計(jì)劃先在不銹鋼材料上進(jìn)行規(guī)律探索實(shí)驗(yàn)，然后將所得規(guī)律移植到一種性能優(yōu)越的高溫超合金――定向結(jié)晶鎳基合金DZ445。實(shí)驗(yàn)中所用樣品的厚度均為2mm。

激光旋切加工微小孔工藝中涉及2個(gè)重要的參數(shù)：旋切速度和旋切圈數(shù)。旋切速度指光束繞圓心旋轉(zhuǎn)的線速度；旋切圈數(shù)指光束繞圓心旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。本文將從實(shí)驗(yàn)與理論2個(gè)方面研究這2個(gè)參數(shù)對(duì)孔壁重鑄層厚度的影響規(guī)律，而激光參數(shù)和其他輔助條件則根據(jù)本課題組前期的研究經(jīng)驗(yàn)和前述相關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道，設(shè)定為實(shí)驗(yàn)室條件所能達(dá)到的最佳值，且在本文實(shí)驗(yàn)中均保持不變。具體參數(shù)如下：脈寬為0.2ms；峰值功率為16kW；脈沖能量為3.2J；頻率為70Hz；離焦量為-0.1mm；輔助氣壓為1MPa。

4.1旋切速度

首先在304不銹鋼上進(jìn)行了不同旋切速度的微小孔加工實(shí)驗(yàn)，旋切速度依次設(shè)為0.01、0.05、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9和1.1mm/s，每個(gè)速度下重復(fù)加工3個(gè)孔，每孔旋切2圈，光束與工件表面的夾角為90°，即光束垂直于工件表面。加工完成后，對(duì)樣品進(jìn)行打磨拋光和金相腐蝕，然后用金相顯微鏡觀察并測量孔壁重鑄層厚度，求出各個(gè)速度下厚度的平均值。圖8所示為重鑄層厚度隨旋切速度變化的折線圖，從中可以看到，隨著旋切速度的增加，重鑄層厚度明顯變大，特別是在0.1至0.3mm/s之間最為顯著，而當(dāng)旋切速度小于0.1mm/s或大于0.5mm/s時(shí)，重鑄層厚度的變化趨于平緩。由圖8還可以看出，不同的旋切直徑對(duì)重鑄層厚度基本沒有影響。圖9所示是旋切速度為0.1和0.3mm/s時(shí)加工的小孔的金相圖。

在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)了一種現(xiàn)象，就是當(dāng)旋切速度過低時(shí)，小孔邊緣會(huì)出現(xiàn)如圖10所示的裂紋，而且隨著旋切速度的降低，裂紋現(xiàn)象會(huì)變得更加嚴(yán)重。這意味著，通過降低旋切速度來減小重鑄層是有限度的。在本實(shí)驗(yàn)中，未出現(xiàn)孔緣裂紋的最小旋切速度是0.1mm/s，此時(shí)的重鑄層厚度平均值為2.8μm。

4.2旋切圈數(shù)

為了明確旋切圈數(shù)對(duì)孔壁重鑄層的影響，保持旋切速度為0.3mm/s不變，進(jìn)行了旋切圈數(shù)為1到10的單因素實(shí)驗(yàn)，每個(gè)旋切圈數(shù)加工3個(gè)孔，然后對(duì)樣品進(jìn)行打磨、拋光、金相腐蝕，再用金相顯微鏡觀察并測量每個(gè)孔的重鑄層厚度，最后求出每個(gè)旋切圈數(shù)下的厚度平均值。圖11為重鑄層厚度隨旋切圈數(shù)的變化情況，可以看出，總體上重鑄層厚度是隨著旋切圈數(shù)的增加而下降的，而下降速度在旋切圈數(shù)為2～6的范圍內(nèi)最為顯著，之后趨于平緩，基本穩(wěn)定在4μm。從圖12可以看到，旋切8圈所得小孔的重鑄層厚度明顯小于旋切2圈的厚度。

同樣，隨著旋切圈數(shù)的增加，小孔邊緣也出現(xiàn)了類似圖10的裂紋，并且裂紋長度和密度呈迅速增加的趨勢(shì)。圖13是對(duì)旋切圈數(shù)分別為1、3、5、7、9的小孔邊緣的裂紋長度進(jìn)行測量后繪制的孔緣裂紋總長度平均值曲線，其中虛線為數(shù)據(jù)點(diǎn)的多項(xiàng)式擬合曲線。

5鎳基合金材料上關(guān)于孔壁重鑄層的旋切加工實(shí)驗(yàn)與結(jié)果

材料屬性的差異會(huì)導(dǎo)致不同的激光加工結(jié)果。為了使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更貼近工程實(shí)際并驗(yàn)證上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，在不銹鋼材料實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)厚度為2mm的DZ445定向結(jié)晶鎳基合金進(jìn)行了類似實(shí)驗(yàn)。這種材料常被用來制造有較高質(zhì)量要求的燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片。

5.1初步實(shí)驗(yàn)

在系統(tǒng)地開展實(shí)驗(yàn)前，首先嘗試進(jìn)行了旋切速度為0.05mm/s、旋切4圈的微小孔加工，結(jié)果顯示孔邊緣并沒有出現(xiàn)不銹鋼實(shí)驗(yàn)中的微裂紋，這說明在高溫性能更加良好的鎳基合金材料上，通過減速增圈來減小重鑄層的方法仍然是有效的。因此，選擇0.05、0.1mm/s 2個(gè)旋切速度分別與5至10的6個(gè)旋切圈數(shù)配合進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，其他參數(shù)不變。為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，每組參數(shù)仍然加工3個(gè)小孔，經(jīng)過金相處理和測量后，分別求出各參數(shù)組下孔的入口和出口重鑄層厚度的平均值，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖14所示。從圖中可以觀察到以下特點(diǎn)：

（1）孔壁重鑄層的厚度隨著旋切圈數(shù)的增加而減?。?/p>

（2）較低的旋切速度可以加工出重鑄層更薄的微小孔；

（3）小孔出口的重鑄層厚度普遍比入口的大。

另外，對(duì)此次實(shí)驗(yàn)中所加工小孔的入口孔徑也進(jìn)行了測量與分析，結(jié)果如圖15所示。從圖中可以看到，不同的旋切速度和旋切圈數(shù)對(duì)孔徑基本沒有影響。本次實(shí)驗(yàn)中的最小重鑄層出現(xiàn)在旋切速度為0.05mm/s、旋切10圈的小孔的入口處，厚度約為12.6μm。與相同參數(shù)的不銹鋼實(shí)驗(yàn)情況相比，鎳基合金材料上的重鑄層要厚很多，但是所有小孔邊緣都沒有出現(xiàn)微裂紋，這更證明了DZ445鎳基合金的特殊性。

5.2深化實(shí)驗(yàn)

鑒于初步實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，繼續(xù)進(jìn)行了更大參數(shù)范圍內(nèi)的加工實(shí)驗(yàn)，旋切速度降低到0.01mm/s，旋切圈數(shù)擴(kuò)展到16。對(duì)樣品進(jìn)行金相處理和測量后，結(jié)果如圖16和圖17所示。為了更清楚地反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整體變化趨勢(shì)，對(duì)每組數(shù)據(jù)均進(jìn)行了線性擬合。圖16為不同旋切速度和旋切圈數(shù)下所加工小孔的孔壁重鑄層厚度變化情況，總體而言，旋切速度為0.01mm/s時(shí)所得小孔的重鑄層厚度小于0.05mm/s時(shí)所得的重鑄層厚度，而且0.05mm/s時(shí)的重鑄層厚度隨著旋切圈數(shù)的增加而下降，但是0.01mm/s時(shí)所得的重鑄層厚度卻不隨旋切圈數(shù)的增加而變化。圖17是根據(jù)4.1節(jié)實(shí)驗(yàn)中的部分?jǐn)?shù)據(jù)與本節(jié)實(shí)驗(yàn)中的部分?jǐn)?shù)據(jù)綜合繪制出的在不同旋切圈數(shù)和旋切速度下所加工小孔的入口重鑄層厚度變化趨勢(shì)圖，從中可以很清楚地看到：重鑄層厚度隨著旋切速度的降低而減小；旋切圈數(shù)的增加也會(huì)使重鑄層減小，但是這種趨勢(shì)隨旋切速度的降低逐漸開始收斂，這和圖16中觀察到的情況一致。圖18a、18b分別為旋切速度為0.03mm/s、旋切6圈和旋切速度為0.01mm/s、旋切14圈所得小孔的入口金相圖，可以直觀地看出不同旋切速度和旋切圈數(shù)對(duì)孔壁重鑄層的影響，其中圖18b也是實(shí)驗(yàn)中的最小重鑄層孔，重鑄層厚度約為4.8μm。另外，當(dāng)旋切速度為0.01mm/s、旋切圈數(shù)超過14時(shí)，孔邊緣只出現(xiàn)了少量裂紋。

6旋切加工中重鑄層厚度變化的機(jī)理