激光頭雕刻是激光系統(tǒng)最常見的應(yīng)用。根據(jù)激光束與材料相互作用的機(jī)理，激光頭加工大致可分為兩類:激光頭熱處理和光化學(xué)反應(yīng)加工。激光頭熱處理是指利用投射到材料表面的激光束產(chǎn)生的熱效應(yīng)來完成加工，包括激光焊接頭焊接、激光頭雕刻和切割頭切割、表面改性、激光頭打標(biāo)、激光頭鉆孔和微加工；光化學(xué)反應(yīng)處理是指將激光束照射到物體上，高密度激光頭高能光子用來啟動(dòng)或控制光化學(xué)反應(yīng)過程。包括光化學(xué)沉積、立體平版印刷、激光頭雕刻蝕刻等。

激光頭加工利用光能聚焦在透鏡上，在焦點(diǎn)處獲得高能量密度，這是通過光熱效應(yīng)加工的。激光頭加工不需要工具，加工速度快，表面變形小，可以加工多種材料。激光束用于對材料進(jìn)行各種處理，例如沖壓、切割、切割、焊接、熱處理等。一些亞穩(wěn)態(tài)物質(zhì)在外部光子的激發(fā)下吸收光能，因此高能原子的數(shù)量大于低能原子的數(shù)量——粒子的數(shù)量相反。如果有光束，光子能量等于兩者之差，然后產(chǎn)生受激輻射并輸出大量光能。

與其他加工技術(shù)相比，激光頭加工有其獨(dú)特的特點(diǎn)和優(yōu)勢。其主要特點(diǎn)是:

1. 非接觸處理。

激光頭激光屬于非接觸加工，無刀具切削，切邊無機(jī)械應(yīng)力，無刀具磨損和更換、拆裝問題，可縮短加工時(shí)間；焊接不需要焊接和填充材料，還需要深熔焊接凈化。效果是焊縫雜質(zhì)含量低，純度高。對于高速焊接和高速切割，聚焦激光束具有每平方厘米106至1012瓦的高功率密度。利用光的慣性，它可以在高速焊接或切割過程中停止并快速啟動(dòng)。

2. 加工材料的熱影響區(qū)很小。

被激光束照射的物體表面是局部區(qū)域。盡管被處理部分的溫度高并且產(chǎn)生的熱量大，但是處理期間的移動(dòng)速度快，受熱量影響的面積小，并且?guī)缀鯖]有未被照射的部分。影響。在實(shí)際的熱處理、切割和焊接過程中，工件基本上沒有變形。正是激光加工的這一特點(diǎn)成功地應(yīng)用于局部熱處理和管子焊接。

3. 靈活的處理。

激光束易于聚焦、發(fā)散和定向，并且易于獲得不同的光斑尺寸和功率以適應(yīng)不同的加工要求。通過調(diào)整外部光路系統(tǒng)來調(diào)整光束的方向，它與數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人相連接，形成各種可以加工復(fù)雜工件的加工系統(tǒng)。激光頭加工不受電磁干擾，可以在大氣中加工。

4. 微區(qū)處理是可能的。

激光束不僅可以聚焦，而且可以聚焦到波長級光斑，因此小的高能光斑可以用于微區(qū)處理。

5. 密封容器中的工件可以通過透明介質(zhì)進(jìn)行加工。

6. 加工高硬度、高脆性和高熔點(diǎn)的金屬和非金屬材料。

焊接頭器人激光頭加工原理

一、激光頭加工技術(shù)

它是一種切割、焊接、表面處理、沖壓、微機(jī)械加工等技術(shù)。材料(包括金屬和非金屬)是利用激光束和物質(zhì)之間相互作用的特性制造的。激光頭加工作為一種先進(jìn)的制造技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車、電子、電氣、航空航天、冶金、機(jī)械制造等工業(yè)領(lǐng)域。提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率、自動(dòng)化、無污染和降低材料消耗越來越重要。

二、焊接頭器人的激光頭加工

焊接機(jī)器人的激光頭加工是一種加工方法，它使用聚焦激光束作為熱源轟擊工件，熔化金屬或非金屬工件，形成小孔，切口，連接，包層等。激光頭加工本質(zhì)上是一個(gè)相互作用的過程。激光器。和不透明的物質(zhì)。在顯微鏡下，它是一個(gè)量子過程。在宏觀上，它被反射，吸收，加熱，熔化和蒸發(fā)。

在具有不同功率密度的激光束的照射下，材料的表面區(qū)域發(fā)生了各種變化，包括表面溫度升高，熔化，氣化，孔隙的形成和光致等離子體的產(chǎn)生。

1. 個(gè)激光功率密度小于數(shù)量級

當(dāng)激光功率密度小于數(shù)量級時(shí)，金屬對激光能量的吸收僅導(dǎo)致材料表面溫度的增加，但固相保持不變。主要用于表面熱處理，相變硬化處理或部分釬焊。當(dāng)激光頭功率密度在數(shù)量級內(nèi)時(shí)，產(chǎn)生熱傳導(dǎo)型加熱，材料表面層熔化，主要用于表面重熔，合金化，包覆和熱傳導(dǎo)型焊接（如板材高 - 速焊和精密點(diǎn)焊等）。

2. 激光頭功率密度達(dá)到數(shù)量級

當(dāng)激光頭功率密度達(dá)到數(shù)量級時(shí)，在激光束照射下，激光頭激光熱源的中心加熱溫度達(dá)到金屬的沸點(diǎn)，形成等離子體蒸氣和強(qiáng)氣化，并在氣化膨脹壓力的作用下，液體表面向下凹陷，形成深層融化的毛孔;同時(shí)，金屬蒸汽在激光束的作用下電離，產(chǎn)生光致等離子體。該階段主要用于激光束深熔焊接，切割和鉆孔。

3. 激光束功率密度大于數(shù)量級

當(dāng)激光束的功率密度大于數(shù)量級時(shí)，光致等離子體將沿著激光束的入射方向傳播，形成等離子體云團(tuán)，這將導(dǎo)致等離子體對激光器的屏蔽。該階段僅適用于鉆孔，沖擊硬化和其他脈沖激光加工。

激光頭技術(shù)人員使用高功率密度激光束照射工件以熔化和蒸發(fā)材料，以進(jìn)行特殊加工，如沖壓，切割和焊接。由于功率低，早期的激光加工主要用于鉆小孔和微焊。到20世紀(jì)70年代，隨著高功率二氧化碳激光器，高重復(fù)率釔鋁石榴石激光器的出現(xiàn)，以及對激光頭加工機(jī)理和技術(shù)的深入研究，激光頭加工技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，其應(yīng)用范圍也相應(yīng)擴(kuò)大。幾千瓦激光加工設(shè)備的出現(xiàn)，結(jié)合光電跟蹤，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，工業(yè)焊接機(jī)器人等技術(shù)，極大地提高了激光頭加工的自動(dòng)化水平和使用功能。

激光頭加工設(shè)備由四部分組成，即激光，光學(xué)系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)，控制和檢測系統(tǒng)。激光輸出的高強(qiáng)度激光束通過透鏡聚焦在工件上，聚焦時(shí)的功率密度可以達(dá)到10000攝氏度以上，任何材料都會瞬間熔化和蒸發(fā)。激光加工利用這種光能的熱效應(yīng)來焊接，沖壓和切割材料。通常用于加工的激光器主要是YAG固態(tài)激光器和二氧化碳?xì)怏w激光器。由于二氧化碳激光器具有結(jié)構(gòu)簡單，輸出功率范圍大，能量轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于材料的激光頭加工。

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