浅谈激光加工技术在模具制造中的应用.docx

HYPERLINK黄冈职业技术学院毕业论文课题名称:浅谈激光加工技术在模具制造中的应用系别机电工程系专业模具设计与制造班级模具200704班姓名陈新学号200703071418指导教师秦训鹏黄常翼目录TOC\o"1-3"\h\z\u引言41模具加工用激光器41.1固体激光器(Nd:YAG激光器)41.1.1固体激光器的根本结构41.1.2固体激光器的特点51.2气体激光器〔CO2激光器〕52模具激光制造52.1激光间接成模工艺52.1.1立体光造形工艺52.1.2薄层叠片制造工艺62.1.3选择性激光烧结工艺82.2激光直接成模工艺92.2.1选择性激光熔化技术92.2.2激光工程化净成形技术93模具外表激光改性103.1激光相变硬化103.1.1激光相变硬化原理103.1.2模具激光相变硬化影响因素103.1.3激光相变硬化特点113.2激光冲击强化113.2.1激光冲击强化处理的外表改性作用123.2.2激光冲击强化的特点123.3激光熔覆123.3.1激光熔覆的分类123.3.2激光熔覆特点133.4激光合金化134模具激光修复134.1激光熔覆模具修复144.2激光沉积焊接模具修复145模具激光清洗14总结14参考文献15摘要激光加工技术能有效地利用激光的优越性，正在改变着以往模具制造的加工和生产方式，使生产效率大幅度提高，是机加工在模具制造中最有竞争力的一种替代手段。激光加工技术的应用是个系统工程，它既包括硬件〔如激光器、加工机床、导光聚焦系统等〕，也包括软件〔如不同工艺的最正确工艺参数等〕，同时还包括激光与物质间相互作用机理。激光器的种类繁多，但目前,适用于在模具制造中的工业激光器主要有两大类：固体激光器和气体激光器。文中将要分析的就是这两种激光器在模具制造中的模具激光制造、模具外表激光强化和替代、模具激光修复、模具激光清洗等方面的应用。模具激光制造有激光间接成模工艺和激光直接成模工艺两种。模具外表激光强化和替代主要有激光相变硬化、激光冲击强化、激光合金化和激光熔覆。模具激光修复有激光熔覆模具修复和激光沉积焊接模具修复这两种主要修复方法。模具激光清洗主要是应用高能激光脉冲去除模具在使用过程中产生的外表污物。关键词：激光器模具激光制造模具外表激光改性模具激光修复模具激光清洗引言随着科学技术的开展和模具工业的迅速开展，人们需不断地采用现代科学技术成果武装自己，以满足日新月异的产品的加工要求。因此在传统模具加工的根底上．涌现出许多新的分支．激光技术就是其中之一。在传统的模具设计制造系统中,需要大量的模具设计、制造和调试等工作,本钱高,周期长，已不能适应日新月异的市场变化。而激光以高强度、高方向性、高单向性、高相干性的特点使激光加工技术在模具设计制造中得到了很好的应用，弥补了传统模具设计制造中的缺乏。1模具加工用激光器目前,用于模具加工技术中的工业激光器主要有两大类：固体激光器和气体激光器。其中,固体激光器以Nd:YAG激光器为代表；而气体激光器那么以CO2激光器为代表。随着激光技术的开展,目前人们也开始在某些加工应用场合使用大功率光纤激光器和大功率半导体激光器。固体激光器(Nd:YAG激光器)固体激光器的根本结构固体激光器由工作物质、泵浦源、聚光腔、光学谐振腔、冷却系统、激光电源等组成，主要采用光泵浦，工作物质中的激活离子吸收光能，形成粒子数反转，产生激光。固体激光器各局部的结构如图1所示图1固体激光器的根本结构掺钕钇铝石榴石激光器简称为Nd:YAG激光器，是目前应用最广泛的一种激光离子于基质晶体组合的固体激光器。工作物质Nd:YAG晶体具有优良的物质、化学性能，激光性能及热血性能，可以制成连续和高重复频率器件。固体激光器的特点优点：〔1〕输出的激光波长1064nm，是CO2激光波长10600nm的1/10.波长较短，对聚集、光纤传输和金属外表吸收等有利，因此与金属的耦合效率高，加工性能良好〔一台800w的YAG激光器的有效功率相当于一台3kw的CO2激光器功率〕。〔2〕YAG激光器可以在连续和脉冲两种状态下工作，脉冲输出加调Q和锁模技术可以得到短脉冲和超短脉冲，峰值功率很高，使其加工范围比CO2激光器更大。〔3〕YAG激光器能与光纤耦合，借助时间分割和功率分割多路系统可以方便地将一束激光传输给多个工位和远距离工位，便于激光加工实现柔性化。〔4〕YAG激光器结构紧凑，特别是LD泵浦的全固态激光器，小型化、全固化、长寿命、工作物质热效应减小、使用简便可靠，是目前YAG激光器的主要研究和开展方向。缺点：转换效率比CO2激光器低约一个数量级，仅为百分之几；工作过程中YAG棒内部存在温度阶度，因而会产生热应力和热透镜效应，输出功率光束质量受到影响；YAG激光器的光束质量较差，一般为多模运转；每瓦输出功率的本钱费比CO