激光技术论文3000字题目大全及解析

回答您好喔这些是应用方面的喔 1、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。热加工和冷加工均可应用在金属和非金属材料，进行切割，打孔，刻槽，标记等。热加工金属材料进行焊接，表面处理，生产合金，切割均极有利。冷加工则对光化学沉积，激光快速成形技术，激光刻蚀，掺染和氧化都很合适。2、激光快速成型用激光制造模型时用的材料是液态光敏树脂，它在吸收了紫外波段的激光能量后便发生凝固，变化成固体材料。把要制造的模型编成程序，输入到计算机。激光器输出来的激光束由计算机控制光路系统，使它在模型材料上扫描刻划，在激光束所到之处，原先是液态的材料凝固起来。激光束在计算机的指挥下作完扫描刻划，将光敏聚合材料逐层固化，精确堆积成样件，造出模型。所以，用这个办法制造模型，速度快，造出来的模型又精致。该技术已在航空航天、电子、汽车等工业领域得到广泛应用。3、激光焊接激光束照射在材料上，会把它加热至融熔，使对接在一起的组件接合在一起，即是焊接。激光焊接，用比切割金属时功率较小的激光束，使材料熔化而不使其气化，在冷却后成为一块连续的固体结构。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。由于激光能量密度高，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。因为用激光焊接是不需要任何焊料的，所以排除了焊接组件受污染的可能;其次，激光束可被光学系统聚成直径很细的光束，换言之，激光可以作成非常精细的焊枪，做精密焊接工作;还有激光焊接与组件不会直接接触，亦即这是非接触式的焊接，因而材料质地脆弱也不打紧，还可以对远离我们身边的组件作焊接，也可以把放置在真空室内的组件焊接起来。因为激光焊接有这些特点，所以它在微电子工业中尤其受欢迎。4、激光雕刻用激光雕刻刀作雕刻，比用普通雕刻刀更方便，更迅速。用普通雕刻刀在坚硬的材料上，比如在花冈巖、钢板上作雕刻，或者是在一些比较柔软的材料，比如皮革上作雕刻，就比较吃力，刻一幅图案要花比较长的时间。如果使用激光雕刻则不同，因为它是利用高能量密度的提问谢谢你太厉害了回答不至于哦也就是普通人喔更多2条 

激光技术论文3000字题目大全及答案

追溯历史：看激光打印机的发展道路2005-7-13 9:38:00 文/无边编辑整理出处：IT(IT世界) 任何一项技术的发明与运用通常都是艰辛的，打印机也是如此，从1885年全球第一台打印机出现以后，科学家们不断地探索，从点阵式打印机到针式打印机，再到喷墨打印机、激光打印机，每一步都履步艰辛，但每一次突破都为人类带来新的福音，这也是科学的根本意义所在。今天笔者打开历史的记录本，和朋友们一起去了解激光打印机曾经被遗忘的过去。一、概述激光打印机的研制，起源于施乐（Xerox）公司1948年生产的世界首台静电复印机。从此以后科学家们开始潜心研究激光技术和激光调制技术在打印机的应用。而说到激光打印机的诞生，不能不谈到被人们誉为“激光打印机之父”的盖瑞·斯塔克维。1970年盖瑞·斯塔克伟泽调到帕罗阿图研究中心（PaloAltoResearchCenter简称PARC，即帕克）工作，1971年11月研制出了世界上第一台激光计算机打印机。1977年，施乐公司的9700型激光打印机投放市场，标志着印刷业一个划时代的开始。刚开始的激光打印机的体积庞大，噪声大，预热需要很长时间而且打印的质量也不尽人意，能支付相当昂贵费用的企业也较少，但技术革新的速度很快，随着半导体激光器的发展、微机控制和激光打印机生产技术的日益成熟，成本不断降低，到了上个世纪90年代，生产和销售额突飞猛进，激光打印机也开始走向普及。激光打印机由于具有打印质量精美、输出效率高及打印成本低的优势，近年在打印机市场上独占鳌头，成为现代办公不可缺少的输出设备。随着互联网的触角深入到世界的每一个角落，政府、企业、家庭信息化建设的加速，激光打印机应用也越来越广泛。二、技术无论是黑白激光打印机还是彩色激光打印机，其基本工作原理是相同的。激光打印机的工作原理如复印，利用电子成像转印技术进行打印。具体来说：首先，计算机把需要打印的内容转换成数据序列形式的原始图像，然后再把这些数据传送给打印机。打印机中的微处理器将这些数据破译成点阵的图样，破译后的点阵图样被送到激光发生器，激光发生器根据图样的内容迅速作出开与关的反应，把激光束投射到一个经过充电的旋转鼓上，鼓的表面凡是被激光照射到的地方电荷都被释放掉，而那些激光没有照到的地方却仍然带有电荷，通过带电电荷吸附的碳粉转印在纸张上从而完成打印。彩色激打构造：四次成像彩色激打构造：一次成像而彩色激光打印机与黑白激光打印机最大的区别是在引擎结构上，彩色激光打印机采用了C（Cyan，蓝色）、M（Magenta，品红）、Y （Yellow，黄色）和K（Black，黑色）4色碳粉来实现全彩色打印，因此对于一页彩色内容中的彩色要经过CMYK调和实现，一页内容的打印要经过 CMYK的4色碳粉各1次打印过程。从理论上讲，彩色激光打印机要有4套与黑白激光打印机完全相同的机构来实现彩色打印过程。在打印控制器方面，内部处理器的速度比黑白激光打印机高，配置内存也要比黑白激光打印机大。目前主流的激光打印技术纷繁复杂，我们没有必要一一去探索其原理，下面让我们从打印速度、分辨率、色彩处理技术三方面去了解一些主要的有代表性的技术。打印速度技术革新分辨率技术革新色彩处理技术革新彩色同速技术 Tandem高速引擎 imageRET2400技术精细墨点控制技术 CoLorSmartII智能色彩二代技术色阶扩展技术Ⅱ 1。打印速度技术革新彩色同速技术惠普的彩色同速技术，也就是一次成像技术，四种颜色的都有各自的成像鼓，因此可在同一时间内在四个成像鼓上分别呈现四种颜色的"电子影像"，并吸附各自对应颜色的碳粉形成四个不同颜色的"潜影"，纸张依次通过四种颜色的"潜影"转印到打印介质上，最后通过定影辊实现定影，由于颜色是一遍打印完成而不是四遍，彩色打印性能得到很大的改进，彩色打印速度与黑白打印一样。 Tandem高速引擎这一技术在Epson Aculaser C4100最新彩色激光打印机中得到充分的发挥，采用先进的4-2-1串联式(Tandem)打印引擎，CMYK四种色彩能够一次成像，使得打印速度比传统彩色激光打印机速度快4倍，获得每分钟24页的彩色黑白同速的高效输出。2。分辨率技术革新 imageRET2400技术 imageRET2400技术也叫图像分辨率增强技术，这里我们以惠普ColorLaserJet4500彩色激光打印机为例，它采用惠普专利的 ImageRet2400色彩分层技术，在引擎的600dpi物理分辨率基础上，使用颗粒直径小至5微米的UltraPrecise超精细碳粉，在每一个物理像素点上进行多层着色，实现2400dpi效果。这种打印过程在单一点上最大限度地融合进四种颜色，并在指定区域内对碳粉进行分配，实现对颜色的精确控制，从而产生出上百万种柔和的色彩。精细墨点控制技术爱普生 AcuLaser精细墨点控制技术通过改变应用于曝光单元的脉冲宽度来控制激光发射的时间。对脉冲宽度的精确控制使得打印机能够控制墨点的大小。所以，该技术可以复制平滑的灰度等级，即使是在亮区和暗区。 4。色彩处理技术革新色彩处理技术当然是针对彩色激光打印机的，是整个打印机质量重要指标之一。由于激光打印机的打印分辨率通常不如喷墨打印机高，所以要实现高质量的图片打印，色彩处理技术至关重要。 HP CoLorSmartII(HP智能色彩二代技术) HP公司创建ColorSmart 技术的目的是使彩色打印轻松自如。ColorSmart 图像处理技术于1994年推出，是消除早期彩色打印和主流打印之间差别的一种方法。ColorSmart智能化分析需打印的文档，然后根据打印机的能力自动确定最佳的亮度和色彩组合以产生最佳打印效果。后来，ColorSmart增加了新的技术特性，输出质量进一步提高彩色。ColorSmart可鉴定需打印的页面，识别页面的各种元素，并自动调整颜色，使打印结果最逼真、最清晰。色阶扩展技术Ⅱ 色阶扩展技术II(AcuLaserColor2400)以第一代色阶扩展技术以发展而来。在600dpi分辨率的基础上，对墨点尺寸进行52级的精细调整，同时将像素内每个点都进一步细分，从而使打印精度整体跃升至2400dpi级的崭新高度，使文本表现更锐利，而商品目录及产品照片的细节更鲜明。

先给你点资料看看，写论文还是要自己动脑筋的！激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为：　　激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。　　激光加工工艺。包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。　　激光焊接：汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半导体泵浦激光器。　　激光切割：汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。　　激光打标：在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用，目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。　　激光打孔：激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及钟表和仪表的宝石轴承、飞机叶片、多层印刷线路板等行业的生产中。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主，也有一些准分子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。　　激光热处理：在汽车工业中应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理，同时在航空航天、机床行业和其它机械行业也应用广泛。我国的激光热处理应用远比国外广泛得多。目前使用的激光器多以YAG激光器，CO2激光器为主。　　激光快速成型：将激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结合而形成。多用于模具和模型行业。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主。　　激光涂敷：在航空航天、模具及机电行业应用广泛。目前使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器为主。

激光技术论文3000字题目大全

什么是激光与激光技术激光，是一种自然界原本不存在的，因受激而发出的具有方向性好、亮度高、单色性好和相干性好等特性的光。物理学家把产生激光的机理溯源到1917年爱因斯坦解释黑体辐射定律时提出的假说，即光的吸收和发射可经由受激吸收、受激辐射和自发辐射三种基本过程。众所周知，任何一种光源的发光都与其物质内部粒子的运动状态有关。当处于低能级上的粒子（原子、分子或离子）吸收了适当频率外来能量（光）被激发而跃迁到相应的高能级上（受激吸收）后，总是力图跃迁到较低的能级去，同时将多余的能量以光子形式释放出来。如果光是在没有外来光子作用下自发地释放出来的（自发辐射），此时被释放的光即为普通的光（如电灯、霓虹灯等），其特点是光的频率大小、方向和步调都很不一致。但如果是在外来光子直接作用下由高能级向低能级跃迁时将多余的能量以光子形式释放出来（受激辐射），被释放的光子则与外来的入射光子在频率、位相、传播方向等方面完全一致，这就意味着外来光得到了加强，我们称之为光放大。显然，如果通过受激吸收，使处于高能级的粒子数比处于低能级的越多（粒子数反转），这种光的放大现象就越明显，这时就有可能形成激光了。激光之所以被誉为神奇的光，是因为它有普通光所完全不具备的四大特性。方向性好 ——普通光源（太阳、白炽灯或荧光灯）向四面八方发光，而激光的发光方向可以限制在小于几个毫弧度立体角内（图8-9），这就使得在照射方向上的照度提高千万倍。激光准直、导向和测距就是利用方向性好这一特性。 ——亮度高 ——激光是当代最亮的光源，只有氢弹爆炸瞬间强烈的闪光才能与它相比拟。太阳光亮度大约是103瓦／（厘米球面度），而一台大功率激光器的输出光亮度经太阳光高出7～14个数量级。这样，尽管激光的总能量并不一定很大，但由于能量高度集中，很容易在某一微小点处产生高压和几万摄氏度甚至几百万摄氏度高温。激光打孔、切割、焊接和激光外科手术就是利用了这一特性。 ——单色性好 ——光是一种电磁波。光的颜色取决于它的波长。普通光源发出的光通常包含着各种波长，是各种颜色光的混合。太阳光包含红、登、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的可见光及红外光、紫外光等不可见光。而某种激光的波长，只集中在十分窄的光谱波段或频率范围内。如氦氖激光的波长为8纳米，其波长变化范围不到万分之一纳米。由于激光的单色性好，为精密度仪器测量和激励某些化学反应等科学实验提供了极为有利的手段。 ——相干性好 ——干涉是波动现象的一种属性。基于激光具有高方向性和高单色性的特性，它必然相干性极好。激光的这一特性使全息照相成为现实。 ——所谓激光技术，就是探索开发各种产生激光的方法以及探索应用激光的这些特性为人类造福的技术的总称。自1960年美国研制成功世界上第一台红宝石激光器，我国也于1961年研制成功国产首台红宝石激光器以来，激光技术被认为是20世纪继量子物理学、无线电技术、原子能技术、半导体技术、电子计算机技术之后的又一重大科学技术新成就。30多年来，激光技术得到突飞猛进的发展，不仅研制了各个特色的多种多样的激光器，而且激光应用领域不断拓展，并形成了激光唱盘唱机、激光医疗、激光加工、激光全息照相、激光照排印刷、激光打印以及激光武器等一系列新兴产业。激光技术的飞速发展，使其成为当今新技术革命的“带头技术”之一。各式各样的激光器 ——在光源中，实现能级粒子数反转是实现光放大的前提，也就是产生激光的先决条件。要实现粒子数反转，需借助外来光的力量，使大量原来处于低能级的粒子跃迁到高能级上去，这个过程我们称之为“激励”。 ——我们通常所说的激光器，就是使光源中的粒子受到激励而产生受激辐射跃迁，实现粒子数反转，然后通过受激辐射而产生光的放大的装置。激光器虽然多种多样，但使命都是通过激励和受激辐射而获得激光。因此基本组成通常均由激活介质（即被激励后能产生粒子数反转的工作物质）、激励装置（即能使激活介质发生粒子数反转的能源，泵浦源）和光谐振腔（即能使光束在其中反复振荡和被多次放大的两块平面反射镜）等三个部分组成（图8-2）。 ——经过30余年的发展，各国开发出实用的激光器已超过200种。种类繁多，特点各异，用途也各不相同。激光器有各种不同的分类方法：按工作物质来分有气体、玻璃、晶体、液体、半导体、准分子等激光器，还有化学激光器（靠化学反应而形成受激状态）和自由电子激光器等；按波长来分，覆盖的波长范围包括远红外、红外、可见光、紫外直到远紫外，最近还研制出X射线激光器和正在开发的γ射线光器；按激励方式不同，有光激励（光源或紫外光激励）、气体放电激励、化学反应激励、核反应激励等；按输出方式不同，有连续的、单脉冲的、连续脉冲的和超短脉冲的，等等；从功率输出的大小来看，其中连续的输出功率小至微瓦级，最大可达兆瓦级；脉冲输出的能量可从微焦耳至10万以上焦耳，脉冲宽度由毫秒级到皮秒级乃至飞秒级（1000万亿分之一）。 ——上述各式各样激光器的出现，主要是为了满足不同的应用目的。如激光加工和某些军用激光都要求高功率激光或高能量激光（即所谓强激光）。有的希望脉冲的时间尽量缩短，以从事某些特快过程的研究。有的还对提高光的单色性、改善输出光的模式、改善光斑的光强分布以及要求波长可调等提出了很高的要求，从而使激光器的探索深度和应用广度得到前所未有的发展。激光器的应用已渗透到各个领域，正在奇迹般地改变着我们的世界。蓬勃发展的激光应用 ——激光不仅是20世纪内人类最重大的发明之一，而且激光技术的应用已广泛深入到工业、农业、军事、医学乃至社会的各个方面，对人类社会的进步正在起着越来越重要的作用。 ——1、激光在信息领域的应用 ——半导体激光器和光纤放大器是光纤通信的两项关键技术。半导体激光器发出的激光不仅单色性和相干性好，而且光波频率比微波频率又高万倍，故以激光为传递信息的载体，用光纤做信息传递线路的光纤通信，不仅通信质量好、抗干扰能力强、保密性好，而且通信容量比微波通信要提高上万倍。一根比头发丝还细的光纤，就可以同时传输上万路电话或成千路电视节目，从而使通信真正成为通向千家万户的网络新时代。 ——利用激光技术进行光存储，使信息的存储发生了革命性的飞跃。一张CD声频光盘的记录密度相当于1000万比特／厘米2，可记录78分钟的音乐节目，比密纹唱片要大好几个数量级。一张计算机用的盘径为5英寸的CD-ROM，容量可达650兆比特。一张LD（激光录像盘），或者近几年最热门的VCD（激光视盘，谷称小影碟），以及继VCD之后的新一代视盘DVD（数字视盘），其视像蕴含的信号量比CD又要高千倍，可记录100分钟的清晰度很高的影视节目。CD、VCD和LD不仅已在放像设备市场占有相当大的份额，而且还可以在配有激光驱动器的计算机上播放。 ——此外，激光打印机、激光传真机、激光照排、激光大屏幕彩色电视、光纤有线电视以及大气激光通讯等均已得到广泛应用。 ——2、激光在全息术领域的应用 ——光作为一种波动现象，表征它的物理量有波长（同颜色有关）、振幅（同光的强弱有关）和位相（表示波动起点同基准时间的关系）。人们利用感光的照相方法，只能记录下波长和振幅，所以无论照得多么逼真，看照片和看真的景物总是不一样。而激光具有高相干性，能获取干涉波空间包括相位在内的全部信息。因此，采用激光进行全息摄影，被拍物体的全部信息都被记录在底片上，通过光的衍射，就能复现被摄取物体栩栩如生的立体形象。时至今日，在全息照相的基础上，还进一步发展了全息干涉术、彩色全息及彩虹全息和周视全息等新的全息技术。 ——全息照相具有三维成像的特点，可重复记录，而且每一小块全息底片都能再现物体的完整立体形象，其用途十分广泛。可广泛用于精密干涉计量、无损探伤、全息光弹性、微应变分析和振动分析等科学研究。利用全息干涉术研究燃气燃烧过程、机械件的振动模式、蜂窝板结构的粘结质量和汽车轮胎皮下缺陷检查等已得到广泛应用。全息照相用作商品和信用卡的防伪标记已形成产业，用全息照相拍摄珍贵艺术品，不仅欣赏起来令人如临其境，而且为艺术品的修复提供了可靠而逼真的依据。正在发展的全息电视还将为人们增添一种新的生活享受。

你好，不好意思，这个我不会哦

激光技术原理及应用论文题目大全及答案解析

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通俗讲就是能量转换！！

激光打标是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。目前，公认的原理是两种： “热加工”具有较高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面（或涂层）温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。 “冷加工”具有很高负荷能量的（紫外）光子，能够打断材料（特别是有机材料）或周围介质内的化学键，至使材料发生非热过程破坏。这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义，因为它不是热烧蚀，而是不产生"热损伤"副作用的、打断化学键的冷剥离，因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。例如，电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜，在半导体基片上开出狭窄的槽。

一、原理原子的运动状态可以分为不同的能级，当原子从高能级向低能级跃迁时，会释放出相应能量的光子（所谓自发辐射）。同样的，当一个光子入射到一个能级系统并为之吸收的话，会导致原子从低能级向高能级跃迁（所谓受激吸收）；然后，部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出光子（所谓受激辐射）。这些运动不是孤立的，而往往是同时进行的。当我们创造一种条件，譬如采用适当的媒质、共振腔、足够的外部电场，受激辐射得到放大从而比受激吸收要多，那么总体而言，就会有光子射出，从而产生激光。二、分类根据产生激光的媒质，可以把激光器分为液体激光器、气体激光器和固体激光器等。而现在最常见的半导体激光器算是固体激光器的一种。三、构成激光器大多由激励系统、激光物质和光学谐振腔三部分组成。激励系统就是产生光能、电能或化学能的装置。目前使用的激励手段，主要有光照、通电或化学反应等。激光物质是能够产生激光的物质，如红宝石、铍玻璃、氖气、半导体、有机染料等。光学谐振控的作用，是用来加强输出激光的亮度，调节和选定激光的波长和方向等。四、应用激光应用很广泛，主要有 fiber communication，激光测距、激光切割、激光武器、激光唱片等等。五、历史1958年，美国科学家肖洛和汤斯发现了一种神奇的现象：当他们将内光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。根据这一现象，他们提出了"激光原理"，即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激励时，都会产生这种不发散的强光--激光。

激光技术论文题目大全及答案详解

《模具工业》 No 4 总 242 40激光加工技术在模具制造中的应用江苏理工大学(江苏镇江 212013) 张莹周建忠戴亚春[摘要]随着激光加工技术的日趋成熟和工业用大功率激光设备价格的逐渐下降，给产品和模具的制造工艺带来了新的变革，在模具制造、模具表面强化与维修、取代模具等 3个方面，就激光优化模具制造工艺作了较为详细的分析和探讨。关键词模具激光工艺优化[ Abstract ]Wi t h t he mat uri ng of t he las e r p r oces si ng t echnology and t he dec r easi ng of p rice of t hei ndus t rial la r ge - p owe r las e r e quipme nt ， a new i nnovat ion was br ought t o t he manuf act uri ngt echnology of t he p r oduct s and t he dies and moulds A r elat ively de t ailed analysis and dis cus sionwas made on t he las e r op t imized manuf act uri ng p r oces s f or dies and moulds f r om t hr e e asp ect s ofmanuf act uri ng ， s urf ace r ei nf orceme nt and mai nt e nance ， and s ubs t i t ut ive dies or moulds Key words die and mould ， las e r ， t echnological p r oces s op t imizat ion1 引言激烈的市场竞争使制造企业对快速响应市场需求和一次制造成功等要求日益迫切。而在常规制造系统中，产品生产所需大量模具的设计、制造和装配调试不仅耗费大量资金，更严重的是延长了产品生产的准备时间，从而延长了新产品开发周期，形成制造过程中的瓶颈。因此，如何快速有效地制造出高质量、低成本的模具及产品，就成为人们不断探索的课题。随着激光加工技术的日趋成熟和工业用大功率激光器设备价格的下降，给产品和模具制造工艺带来了重大变革。本文在模具制造、模具表面强化与维修、取代模具等 3个方面，就激光加工在模具制造中的应用作一些探讨。2 模具制造 1 模具的激光叠加制造1982年，日本东京大学的中川教授等人提出用薄片叠加法制造拉伸模， 1985年，美国加州某公司推出了模具的激光叠加制造法，并获得专利，其工艺流程见图 1 ，原理为将激光切割的多层薄板叠加，并使其形状逐渐发生变化，最终获得所需的模具立体几何形状。日本在冲模的激光叠加制造方面已达到实用阶段，所制的凸、凹模质量高，加工尺寸精度— — —— — —— — —— — —— — —— — ——收稿日期:2000年8月10日已达 ± 01mm ，切割厚度为 12mm。经激光切割后，在切口表面形成深 1～ 2mm、硬度为 800HV 的硬化层，用来冲裁 1mm 厚的钢板，单凭自冷硬化层就可冲压 10 000 件，如在激光切割后再经火焰淬火，则可冲压 3～5万件。由于各薄板间的连接简单，故用叠加法制作冲模，成本可降低一半，生产周期大大缩短。用来制造复合模、落料模和级进模等都取得了显著的经济效益。图 1 激光叠加模具制造工艺流程由模具 CAD 和激光切割相结合构成一个完整的模具 CAD/ CAM 系统，实现板料切割的 FMS ，适用于多品种小批量生产。用激光切割的薄板来叠加合成任意三维曲面的制造系统，不仅为在塑性加工和模具领域中实行 FMS 提供了思路，而且对于内部结构复杂的模具制造，如型孔、中孔体及复杂的冷却管道等，也是快速而经济的制造模具的有效方法，并且能带动其他技术如固相扩散等的发展。 2 快速模具制造模具 CAD三维设计二维外形NC 程序激光切割去除梯级创层面精加工成形模具装配薄片连结精加工NC 程序模具制造技术《模具工业》 No 4 总 242 41快速成型制造技术(RPM)是 80年代后期出现的一项制造技术，目前 RPM 技术已发展了十几种工艺方法。基于 RPM 技术快速制造模具的方法多为间接制模法，即利用 RPM 原型间接地翻制模具。(1) 软质简易模具 (如汽车覆盖件模具) 的制作。采用硅橡胶、低熔点合金等将原型准确复制成模具，或对原型表面用金属喷涂法或物理蒸发沉积法镀上一层熔点极低的合金来制作模具。这些简易模具的寿命为 50～5 000件，由于其制造成本低，制作周期短，特别适用于产品试制阶段的小批量生产。(2) 钢质模具制作。RPM 原型 — — — 三维砂轮— — — 整体石墨电极 — — — 钢模，一个中等大小、较为复杂的电极一般 4～8h 即可完成。美国福特汽车公司用此技术制造汽车覆盖件模具取得了满意的效果，与传统机械加工制作模具相比，快速模具制造省去了耗时、昂贵的 CNC加工，加工成本及周期大大降低，具有广阔的应用前景。3 模具表面强化与修复为提高模具的使用寿命，常常需对模具表面进行强化处理。常用的模具表面强化处理工艺有化学处理 (如渗碳、碳氮共渗等) 、表层复合处理 (如堆焊、热喷涂、电火花表面强化、 PVD 和 CVD 等) 以及表面加工强化处理(如喷丸等) 。这些方法大多工艺较为复杂，处理周期较长，且处理后存在较大的变形。采用激光技术来强化和修复模具，具有柔性大，表面硬度高，工艺周期短，工作环境洁净等优点，因此具有很强的生命力。 1 激光相变硬化激光相变硬化 (激光淬火) 是利用激光辐照到金属表面，使其表面以很高的升温速度达到相变温度 (但低于熔化温度) 而形成奥氏体，当激光束离开后，利用金属表面本身热传导而发生自淬火，使金属表面发生马氏体转变，形成硬度高、抗磨损的表层，从而使金属表面得到强化。所用设备为三轴联动的数控激光加工机。影响激光强化的主要因素有激光功率、光斑尺寸和扫描速度。在强化过程中要对这些参数进行优化，并对具体材料选择合适的激光处理参数。对于CrWMn、 Cr12MoV、 Cr12、 T10A 及 Cr-Mo 铸铁等的常用模具材料，在激光处理后，其组织性能较常规热处理普遍改善。例如，CrWMn 钢在常规加热时易在奥氏体晶界上形成网状的二次碳化物，显著增加工件脆性，降低冲击韧性，使用在模具刃口或关键部位寿命较低。采用激光淬火后可获得细马氏体和弥散分布的碳化物颗粒，清除网状，并获得最大硬化层深度以及最大硬度 1 2HV。Cr12MoV 钢激光淬火后的硬度、抗塑性变形和抗粘磨损能力均较常规热处理有所提高。对 T8A 钢制造的凸模和Cr12Mo 钢制造的凹模，激光硬化深 12mm ，硬度1 200HV ，寿命提高 4～6倍，既由冲压 2万件提高到 10～14万件。对于 T10钢，激光淬火后可获得硬度 1 024HV、深 55mm 的硬化层;对于 Cr12 ，激光淬火后可获得硬度 1 000HV、深 4mm 的硬化层，使用寿命均得到了较大的提高。 2 激光涂覆激光涂覆是用激光在基体表面覆盖一层薄的具有一定性能的涂覆材料，这类材料可以是金属或合金，也可以是非金属，还可以是化合物及其混合物。在涂覆过程中，涂覆层在激光作用下与基体表面通过熔合迅速结合在一起。它与激光合金化的主要区别在于经激光作用后涂层的化学成分基本上不变化，基体的成分基本上不进入涂层内。激光涂覆工艺实用的材料范围很广，正在研究的母体材料有低碳钢、合金钢、铸铁、镍铬钛耐热合金等，研究的添加材料有钴基合金、铁基合金和镍基合金等。采用激光技术在有送粉器的 2kW CO2 激光器上，对 4Cr5MoV1Si 钢基体表面涂覆一层由镍基高温合金和 WC + W2C 粒子组成的高温耐磨合金粉末，在激光功率 P = 1 500W ，送粉量为 10g/ min ，工件移动速度为 2～3mm/ s 条件下，获得多道搭接的大面积高温耐磨合金。在试验温度为 600℃ 时，硬度为 550～580HV0 2 ; 在温度为 950℃时，硬度为100～200HV0 2。可见在 1 000℃ 左右高温下，涂覆层仍有很高的强硬性，是较理想的高温模具耐磨合金。另外，采用激光涂覆方法来修复已磨损的冲模及拉伸模等，可大大延长模具的使用寿命，降低模具的使用成本。 3 激光堆焊对于一些汽车覆盖件冲裁修边模具，为提高使用寿命，节省优质模具材料，刃口往往采用在较差的基体材料上堆焊一层性能优异的合金。过去，堆焊大多采用人工氧 — 乙炔火焰堆焊法，这种方法虽然设备《模具工业》 No 4 总 242 42费用低，但功率密度不高(102～103W/ cm 2) ，且难以进行精确控制，因而堆焊质量和生产率都较低。70年代以来，开发成功了等离子粉末堆焊技术，由于其具有较高的功率密度且控制性能也较好，因而得到了广泛的应用。但等离子堆焊存在着电极寿命短、堆焊层母材稀释率较高等问题。80年代以来出现的激光堆焊法与使用同一材料的氧 —乙炔火焰堆焊法相比，激光堆焊层组织细微、致密，不良品率仅为前者的 1/ 10。激光堆焊的速度快，生产率比氧— 乙炔火焰堆焊高 75倍，而堆焊的材料使用量仅为其 1/ 2。而且激光堆焊层的室温硬度比氧 — 乙炔火焰堆焊的高 50HV 左右。激光堆焊质量与激光的光束模式、功率及堆焊速度等因素有关。4 激光加工替代模具冲压加工 1 激光切割替代薄板件的冲裁模激光切割替代钣金件及汽车车身制造中的冲裁修边模大有可为。三维激光切割技术，由于其本身具有加工灵活和保证质量的特性，在 80 年代就开始在汽车车身制造中应用。切割时只需用平直的支撑块来支撑工件，因此夹具的制作不仅成本低而且快速。由于与 CAD/ CAM 技术相结合，切割过程易于控制，可实现连续生产和并行加工，从而实现高效率的切割生产。切割板材所使用的激光器主要有两大类，即CO2 激光器和 Nd : YA G激光器，功率为 100～1 500W ，因为功率小于 1 500W 的激光器其振动模式为单模，切缝宽度为 1～ 2mm ，切割面也很整洁，而输出功率大于 1 500W 时激光器的振动模式为多模，割缝宽度近 1mm ，切割面质量较差。因 Nd :YA G的激光可通过光导纤维输送，比较灵活方便，适用于机器人手执激光喷嘴配程序控制进行精确操作，因此在三维切割时大多采用。影响激光切割工件质量的主要因素有切割速度、焦点位置、辅助气体压力、激光输出功率及模式。美国福特和通用汽车公司以及日本的丰田、日产等汽车公司，在汽车生产线上普遍采用激光切割技术，它不必采用各种规格的金属模具，除了快速方便地切割各种不同形状的坯料外，还用来大量切割加工因规格不同需要更改的零件安装孔位置，如汽车标志灯、车架、车身两侧装饰线等。通用汽车公司生产的卡车仅车门就有直径为 < 8～<39mm 的20种孔，公司采用 Rofin- Sinar 的 500W 激光器通过光纤连接到装在机械手的焊头上，用以切割这些孔，1min 就完成一扇门开孔的加工，孔边缘光滑，背面平整。< 8mm 孔的公差为 03～ 08mm ，<12mm 孔的公差为 - 25mm～ + 03mm。该公司生产的卡车和客车有 89 种孔径和孔位配置不同的底盘，经过优化设计，现在只需要冲压 5种不同的底盘，然后再由激光切割出配置不同的孔，简化了工艺，提高了效率，降低了成本。我国自然科学基金委在 1997 年把大功率 CO2及 YA G激光三维焊接和切割理论与技术作为重点项目进行资助，国家产学研激光技术中心的课题组成员对此进行了系统的研究，为在我国汽车车身制造业中应用三维激光立体加工技术做出了很大贡献。该中心为一汽轿车公司、宝山钢铁公司等国有大型企业的技术改造开展了重大工程项目攻关，其中开发红旗加长型轿车覆盖件的三维激光制造工艺技术，在我国轿车生产中是首次采用。在汽车用薄厚钢板激光大拼板拼接工艺试验研究中首次采用了激光切割替代精裁工艺技术，取得了较好的技术经济效果。三维激光切割在车身装配后的加工也十分有用，例如开行李架固定孔、顶盖滑轨孔、天线安装孔、修改车轮挡泥板形状等。在新车试制中用于切割轮廓和修正，既缩短了试制周期又节省了模具，充分体现出采用激光切割加工的优点。 2 激光打标替代冲模打标企业在其生产的零部件上常常需要打上企业自己的标志或特定的符号与数字，以往的方法是使用冲模打标或用铸模成型，打标质量不高。采用数控激光机打标不仅速度快，而且克服了冲模打标中常见的毛边、尖锐的边缘和畸变。由于采用计算机控制，因此可以打出任意复杂的图案，省去了模具设计、制造及调试等环节，大大缩短了产品的开发制造周期，同时也降低了成本。因激光打标机所需功率小，成本低，打出的标记美观、漂亮，现已为大多数企业所采用。 3 激光成形替代弯曲模成形金属板料的激光成形技术是一种利用聚焦光束以一定的速度扫描金属板料表面 (扫描速度应足够快以防止表面熔化) ，使热作用区内的材料产生明显的温度梯度，导致非均匀分布的热应力，从而使板料塑性变形的方法。与常规成形方法相比，激光成形《模具工业》 No 4 总 242 43具有许多优点: ① 属于无模成形，生产周期短，柔性大，可不受加工环境限制，通过优化激光加工工艺参数，精确控制热作用区域以及热应力的分布，将板料无模成形; ② 因其是一种仅靠热应力而不用模具使板料变形的塑性加工方法，因此属无外力成形; ③ 为非接触式成形，所以不存在模具制作、磨损和润滑等问题，也不存在贴模、回弹现象，成形精度高; ④ 可使板料通过复合成形得到形状复杂的异形件(如球形件、锥形件和抛物形件等) 。激光成形机理的实质就是弯曲机理。当激光加热板料时，一方面在激光作用区及其周围产生热应力，同时降低了被加热区域板料的屈服极根，从而使热应力作用区的热态材料产生非均匀的塑性变形，实现板料的弯曲成形。试验表明，激光每扫描一道次，金属板料可弯曲 1° ～5° ，不同的扫描轨迹和工艺参数组合能够产生不同的成形效果和不同程度的变形量，即可得到各种复杂形状的工件。图 2表示在工艺参数为激光速功率 5kW ，激光束直径 4mm ，材料 SUS304 ，厚 1mm ，碳涂覆面的条件下，激光扫面速度与材料弯曲角之间的变化关系。图 2 激光扫描速度对弯曲角的影响现在世界上许多国家都投入较大的人力、物力对激光成形技术进行专项研究，在某些领域现已开始了初步的工业应用。波兰基础技术研究所的HFrackiewicz 教授利用激光成形先后制造出了筒形件、球形件、波纹管和金属管的扩口缩口、弯曲成形等;德国学者 MGeiger 等将激光成形与其他加工工序复合运用于汽车制造业，进行了汽车覆盖件的柔性校平和其他成形件的成形，而且对弯曲成形过程进行计算机闭环控制，提高了成形精度。德国Trumpf 公司于 1997 年开发了商品化激光成形多用机床 Trumat ic L 3030。相信随着研究的不断深入以及其他相关技术的发展，激光成形技术将逐趋成熟，进入实用化阶段。5 结束语激光加工技术作为一种先进的加工工艺，在国外各行业已得到了广泛的应用，我国机械行业在 “九五”期间也将其作为十大技术之一。国家自然科学基金委也把激光加工工艺和激光加工设备的研究作为重点研究项目进行资助，并明确指出其主要应用领域应该在汽车制造业。模具作为一种工具，其生产周期、质量和成本直接影响产品的制造过程和销售。而激光作为一种万能加工工具，在减少模具制造装备，缩短模具制造周期，降低制造成本和保证模具质量等方面具有很大的优势。如何在实际生产中应用激光加工技术来优化模具制造工艺，对传统的模具制造工艺进行改进和组合，需要我们做出不断的努力。参考文献1 陈大明，徐有容模具钢表面激光熔覆硬面合金层改性研究金属热处理，1998 ， (1)2 李懦荀，平雪良连续激光强化模具刃口的工艺研究电加工，1995 ， (6)3 孙中发我国激光产业发展对策上海交通大学学报，1997 ， (10)4 曹能，冯梅激光加工技术在汽车工业中的应用，宝钢技术，1998 ， (3)5 管延锦，孙升激光快速成形与制造技术及其在汽车工业中的应用汽车工艺与材料，1999 ， (9)6 A Domenico 加工汽车车身部件的三维激光切割技术机电信息，1999 ， (6)7 周建忠，袁国定应用激光强化技术提高覆盖件模具寿命模具工业，2000 ， (4)8 胡晓峰基于数控激光切割的快速制模方法研究江苏理工大学硕士论文，9 M Geiger ，F Voll tert Flexible St raightening ofcar Body Shells by laser 10 Bob T Welding Tailorde B Welding Jou-rnal ，1995 ， (8)11 M Geiger Synergy of laser Material Porcessing andMetal F Annals of t he CIRP ，1994 ，43(2)12 H Arnet ，F Vollert Extending Laset bendingfor t he generation of convex Porc Inst M E ，1995 ， (209)13 Trumf Lt The heat is on for laser profiler SheetMetal Indust ries ，1997 ， (1)

浅析电磁理论计算减速冷却学