激光加工
根據(jù)激光束與材料相互作用的機(jī)理，大體可將激光加工分為激光熱加工和光化學(xué)反應(yīng)加工兩類。激光熱加工是指利用激光束投射到材料表面產(chǎn)生的熱效應(yīng)來完成加工過程，包括激光焊接、激光雕刻切割、表面改性、激光鐳射打標(biāo)、激光鉆孔和微加工等；光化學(xué)反應(yīng)加工是指激光束照射到物體，借助高密度激光高能光子引發(fā)或控制光化學(xué)反應(yīng)的加工過程。
激光加工是利用光的能量經(jīng)過透鏡聚焦后在焦點(diǎn)上達(dá)到很高的能量密度，靠光熱效應(yīng)來加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面變形小，可加工各種材料。
二.加工分類
1.激光切割
激光切割技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時(shí)間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量。激光切割是應(yīng)用激光聚焦后產(chǎn)生的高功率密度能量來實(shí)現(xiàn)的。與傳統(tǒng)的板材加工方法相比 , 激光切割其具有高的切割質(zhì)量、高的切割速度、高的柔性(可隨意切割任意形狀)、廣泛的材料適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)。
在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助氣流把熔化的材料噴射出去。因?yàn)椴牧系霓D(zhuǎn)移只發(fā)生在其液態(tài)情況下，所以該過程被稱作激光熔化切割。
激光光束配上高純惰性切割氣體促使熔化的材料離開割縫，而氣體本身不參與切割。
•激光熔化切割可以得到比氣化切割更高的切割速度。氣化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。
•max切割速度隨著激光功率的增加而增加，隨著板材厚度的增加和材料熔化溫度的增加而幾乎反比例地減小。在激光功率一定的情況下，限制因數(shù)就是割縫處的氣壓和材料的熱傳導(dǎo)率。
•激光熔化切割對(duì)于鐵制材料和鈦金屬可以得到無氧化切口。
•產(chǎn)生熔化但不到氣化的激光功率密度，對(duì)于鋼材料來說，在104W/cm²～105 W/cm²之間。
激光火焰切割與激光熔化切割的不同之處在于使用氧氣作為切割氣體。借助于氧氣和加熱后的金屬之間的相互作用，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)使材料進(jìn)一步加熱。對(duì)于相同厚度的結(jié)構(gòu)鋼，采用該方法可得到的切割速率比熔化切割要高。
另一方面，該方法和熔化切割相比可能切口質(zhì)量更差。實(shí)際上它會(huì)生成更寬的割縫、明顯的粗糙度、增加的熱影響區(qū)和更差的邊緣質(zhì)量。
•激光火焰切割在加工精密模型和尖角時(shí)是不好的（有燒掉尖角的危險(xiǎn)）。可以使用脈沖模式的激光來限制熱影響。
•所用的激光功率決定切割速度。在激光功率一定的情況下，限制因數(shù)就是氧氣的供應(yīng)和材料的熱傳導(dǎo)率。
在激光氣化切割過程中，材料在割縫處發(fā)生氣化，此情況下需要非常高的激光功率。
為了防止材料蒸氣冷凝到割縫壁上，材料的厚度一定不要大大超過激光光束的直徑。該加工因而只適合于應(yīng)用在必須避免有熔化材料排除的情況下。該加工實(shí)際上只用于鐵基合金很小的使用領(lǐng)域。
該加工不能用于，象木材和某些陶瓷等，那些沒有熔化狀態(tài)因而不太可能讓材料蒸氣再凝結(jié)的材料。另外，這些材料通常要達(dá)到更厚的切口。
•在激光氣化切割中，光束聚焦取決于材料厚度和光束質(zhì)量。
•激光功率和氣化熱對(duì)焦點(diǎn)位置只有一定的影響。
•所需的激光功率密度要大于108W/cm2，并且取決于材料、切割深度和光束焦點(diǎn)位置。
•在板材厚度一定的情況下，假設(shè)有足夠的激光功率，max切割速度受到氣體射流速度的限制。
激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一，焊接過程屬熱傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復(fù)頻率等參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已成功地應(yīng)用于微、小型零件焊接中。與其它焊接技術(shù)比較，激光焊接的主要優(yōu)點(diǎn)是：激光焊接速度快、深度大、變形小。能在室溫或特殊的條件下進(jìn)行焊接，焊接設(shè)備裝置簡(jiǎn)單。
隨著電子產(chǎn)品朝著便攜式、小型化的方向發(fā)展，對(duì)電路板小型化提出了越來越高的需求，提高電路板小型化水平的關(guān)鍵就是越來越窄的線寬和不同層面線路之間越來越小的微型過孔和盲孔。傳統(tǒng)的機(jī)械鉆孔最小的尺寸僅為100μm ，這顯然已不能滿足要求，代而取之的是一種新型的激光微型過孔加工方式。用CO2激光器加工在工業(yè)上可獲得過孔直徑達(dá)到在30-40μm的小孔或用UV 激光加工10μm左右的小孔。在世界范圍內(nèi)激光在電路板微孔制作和電路板直接成型方面的研究成為激光加工應(yīng)用的熱點(diǎn)，利用激光制作微孔及電路板直接成型與其它加工方法相比其優(yōu)越性更為突出，具有大的商業(yè)價(jià)值。
采用脈沖激光器可進(jìn)行打孔,脈沖寬度為0.1～1毫秒,特別適于打微孔和異形孔,孔徑約為0.005～1毫米。激光打孔已廣泛用于鐘表和儀表的寶石軸承、金剛石拉絲模、化纖噴絲頭等工件的加工。在造船、汽車制造等工業(yè)中,常使用百瓦至萬瓦級(jí)的連續(xù)CO2激光器對(duì)大工件進(jìn)行切割,既能保證精確的空間曲線形狀,又有較高的加工效率。對(duì)小工件的切割常用中、小功率固體激光器或CO2激光器。在微電子學(xué)中，常用激光切劃硅片或切窄縫，速度快、熱影響區(qū)小。用激光可對(duì)流水線上的工件刻字或打標(biāo)記，并不影響流水線的速度，刻劃出的字符可長(zhǎng)期保持。
采用中、小功率激光器除去電子元器件上的部分材料，以達(dá)到改變電參數(shù)（如電阻值、電容量和諧振頻率等）的目的。激光微調(diào)精度高、速度快，適于大規(guī)模生產(chǎn)。利用類似原理可以修復(fù)有缺陷的集成電路的掩模，修補(bǔ)集成電路存儲(chǔ)器以提高成品率，還可以對(duì)陀螺進(jìn)行精確的動(dòng)平衡調(diào)節(jié)。
用激光照射材料，選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)和控制照射時(shí)間、功率密度，可使材料表面熔化和再結(jié)晶，達(dá)到淬火或退火的目的。激光熱處理的優(yōu)點(diǎn)是可以控制熱處理的深度，可以選擇和控制熱處理部位，工件變形小,可處理形狀復(fù)雜的零件和部件,可對(duì)盲孔和深孔的內(nèi)壁進(jìn)行處理。例如，氣缸活塞經(jīng)激光熱處理后可延長(zhǎng)壽命；用激光熱處理可恢復(fù)離子轟擊所引起損傷的硅材料。
激光加工的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，如用激光制造大規(guī)模集成電路，不用抗蝕劑，工序簡(jiǎn)單,并能進(jìn)行0.5微米以下圖案的高精度蝕刻加工，從而大大增加集成度。此外，激光蒸發(fā)、激光區(qū)域熔化和激光沉積等新工藝也在發(fā)展中。
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