浅谈激光加工技术在模具制造中的应用.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：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固体激光器的基本结构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模具表面激光改性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表面改性作用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（如不同工艺的最佳工艺参数等）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、模具表面激光强化和替代、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。模具表面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表面污物。关键词：激光器模具激光制造模具表面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发展和模具工业的迅速发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基础上．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、制造和调试等工作成本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不足。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；而气体激光器则以CO2激光器为代表。随着激光技术的发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。1.1固体激光器(Nd:YAG激光器)1.1.1固体激光器的基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。固体激光器各部分的结构如图1所示图1固体激光器的基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。1.1.2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、光纤传输和金属表面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Y