激光加工有這些特點，也許你不知道？

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什麼是激光加工

激光加工是利用光的能量經過透鏡聚焦後在焦點上達到很高的能量密度，靠光熱效應來加工的。 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。用激光束對材料進行各種加工，如打孔、切割、劃片、焊接、熱處理等。 某些具有亞穩態能級的物質，在外來光子的激發下會吸收光能，使處於高能級原子的數目大於低能級原子的數目——粒子數反轉，若有一束光照射，光子的能量等於這兩個能相對應的差，這時就會產生受激輻射，輸出大量的光能。

激光加工的優勢：

從全球激光產品的應用領域來看，材料加工行業仍是其主要的應用市場，佔比為35.2%;通信行業排名第二，其所佔比重為30.6%;另外，數據存儲行業佔據第三位，其所佔比重為12.6%。

與傳統加工技術相比，激光加工技術具有材料浪費少、在規模化生產中成本效應明顯、對加工對象具有很強的適應性等優勢特點。在歐洲，對高檔汽車車殼與底座、飛機機翼以及航天器機身等特種材料的焊接，基本採用的是激光技術。

激光加工屬於無接觸加工,並且高能量激光束的能量及其移動速度均可調，因此可以實現多種加工的目的。它可以對多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點的材料。激光加工柔性大主要用於切割、表面處理、焊接、打標和打孔等。激光表面處理包括激光相變硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。

激光加工技術主要有以下獨特的優點:

使用激光加工，生產效率高，質量可靠，經濟效益。

可以通過透明介質對密閉容器內的工件進行各種加工;在惡劣環境或其他人難以接近的地方，可用機器人進行激光加工。

激光加工過程中無"刀具"磨損，無"切削力"作用於工件。

可以對多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點的材料。

激光束易於導向、聚焦實現作各方向變換，極易與數控系統配合、對複雜工件進行加工，因此它是一種極為靈活的加工方法。

無接觸加工，對工件無直接衝擊，因此無機械變形，並且高能量激光束的能量及其移動速度均可調，因此可以實現多種加工的目的。

激光加工過程中，激光束能量密度高，加工速度快，並且是局部加工，對非激光照射部位沒有或影響極小，因此，其熱影響區小，工件熱變形小，後續加工量小。

激光束的發散角可

《材料激光工藝過程（原書第3版）》對激光光學原理、材料加工背景和材料激光加工的新領域及其最新進展進行了全面而系統的介紹。該書共11章：第1章，背景及用途；第2章，激光光學基礎；第3章，激光切割；第4章，激光焊接；第5章，熱流理論；第6章，激光表面處理；第7章，激光快速成型和微型製造；第8章，激光彎曲或激光成型；第9章，激光清潔；第10章，激光自動化及在線監測；第11章，激光安全防護。

《材料激光工藝過程（原書第3版）》可供從事激光技術和材料加工的工藝技術人員及大專院校相關專業的師生參考。

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謝辭

譯叢序言

中文版序

譯者序

緒論

參考文獻

第1章 背景及用途

1.1激光器工作原理

1.1.1整體結構

1.1.2受激發射現象

1.2工業激光器的類型

1.2.1CO2激光器

1.2.2CO激光器

1.2.3固體激光器

1.2.4半導體激光器

1.2.5準分子激光器

1.3不同激光器之間的比較

1.4激光的應用

1.4.1高亮度

1.4.2準直

1.4.3長度測量

1.4.4污染監測

1.4.5速度測量

1.4.6全息照相

1.4.7斑紋干涉儀

1.4.8檢查

1.4.9分析技術

1.4.10信息記錄

1.4.11通訊

1.4.12熱源

1.4.13醫療

1.4.14印刷

1.4.15同位素分離

1.4.16核聚變

1.5激光的商業應用

參考文獻

第2章 激光光學基礎

2.1電磁輻射特性

2.2電磁輻射與物質的相互作用

2.2.1熒光性

2.2.2受激Raman散射

2.2.3受激Brillouin散射

2.2.4二次諧波的產生

2.2.5Kerr光學效應

2.3反射和吸收

2.3.1波長的影響

2.3.2溫度的影響

2.3.3表面薄膜的影響

2.3.4入射角度的影響

2.3.5材料及表面粗糙度的影響

2.4折射

2.4.1Rayleigh散射

2.4.2Mie散射

2.4.3Bulk散射

2.5干涉

2.6衍射

2.7激光的特徵

2.7.1波長

2.7.2相干性

2.7.3模式和光束直徑

2.7.4偏振

2.8單一透鏡的聚焦

2.8.1焦斑的最終尺寸

2.8.2焦深

2.9光學元器件

2.9.1雙譜線透鏡

2.9.2消偏器

2.9.3準直儀

2.9.4金屬光學

2.9.5衍射光學元件全息透鏡

2.9.6激光掃描系統

2.9.7光纖傳輸系統

參考文獻

第3章 激光切割

3.1引言

3.2切割工藝具體操作

3.3切割方式

3.3.1氣化切割/打孔

3.3.2熔化切割——熔融和吹除

3.3.3反應燃燒切割

3.3.4可控斷裂切割

3.3.5激光刻劃

3.3.6冷切割

3.3.7氧氣輔助激光切割LASOX工藝

3.4激光切割的理論模型

3.5實用特性

3.5.1光束特性

3.5.2傳輸特性

3.5.3氣體性質

3.5.4材料特性

3.5.5實用技巧

3.6應用實例

3.6.1模切板切割

3.6.2石英管的切割

3.6.3仿形切割

3.6.4布料切割

3.6.5航空材料

3.6.6切割玻璃纖維

3.6.7切割凱芙拉複合材料

3.6.8原型車製造

3.6.9切割氧化鋁和絕緣板

3.6.10傢具工業

3.6.11多孔水管的打孔

3.6.12香煙紙穿孔

3.6.13柔性版印刷滾輪

3.6.14放射性材料的切割

3.6.15電子工業的應用

3.6.16激光打孔

3.6.17廢品回收

3.6.18激光加工

3.6.19船舶製造

3.6.20激光衝壓

3.6.21自行車和管結構的製造

3.6.22軌道車輛製造中的切割和焊接

3.7成本實例

3.8工藝變化

3.8.1電弧增強激光切割

3.8.2加熱切削

3.9未來發展

3.9.1較高功率的激光器

3.9.2輔助切割能源

3.9.3改善能量耦合

3.9.4更小的焦斑尺寸

3.9.5增加拖拽能力

3.9.6增加流動性

3.10功率需求實例

參考文獻

第4章 激光焊接

4.1引言

4.2工藝布局

4.3焊接加工機制匙孔和等離子體效應

4.4激光焊接的影響因素

4.4.1激光功率

4.4.2光斑尺寸和模式

4.4.3偏振

4.4.4光束波長

4.4.5焊接速度

4.4.6焦點位置

4.4.7接頭形狀

4.4.8保護氣和氣壓

4.4.9保護氣壓力的影響

4.4.10材料性能的影響

4.4.11重力

4.5其他焊接工藝

4.5.1激光複合焊

4.5.2雙光束焊接

4.5.3移動和旋轉光束

4.6應用

4.7成本估計

參考文獻

第5章 熱流理論

5.1引言

5.2一維熱流分析模型

5.3靜態點源分析模型

5.3.1瞬態點熱源

5.3.2連續點熱源

5.3.3點熱源以外的其他熱源

5.4移動點熱源的分析模型

5.5其他的表面加熱模型

5.5.1AshbyShercliffe模型：移動多維曲麵線熱源

5.5.2Davis模型：移動高斯熱源

5.6匙孔模型分析線熱源解

5.7移動點線熱源解

5.8有限差分模型

5.9半定量模型

5.10流體模型

5.11應力模型

5.12結論

5.13符號列表

參考文獻

第6章 激光表面處理

6.1引言

6.2激光熱處理

6.2.1熱流

6.2.2擴散質量流動

6.2.3相變過程機制

6.2.4相變鋼的性能

6.3激光表面熔化

6.3.1凝固方式

6.3.2凝固組織尺度

6.3.3熔池內的質量流動

6.4激光表面合金化

6.4.1工藝變數

6.4.2應用

6.5激光塗敷

6.5.1預置粉末激光塗敷

6.5.2吹粉激光塗敷

6.6粒子注入

6.7表面紋理處理

6.8增強電鍍

6.9激光化學蒸氣沉積

6.10激光物理氣相沉積

6.11非接觸彎曲

6.12磁疇控制

6.13激光清理和塗料去除

6.14表面粗糙化

6.15粗琢

6.16微加工

6.17激游標識

6.18衝擊硬化

6.19結論

參考文獻

第7章 激光快速成型和微型製造

7.1引言

7.2加工範圍

7.2.1製造類型

7.2.2快速成型技術按原材料分類

7.3CAD文件處理

7.4分層製造問題

7.4.1綜述

7.4.2台階式分級

7.4.3層厚的選擇

7.4.4精確度

7.4.5部件取向

7.4.6支撐結構

7.5特殊工藝

7.5.1立體光刻成型

7.5.2激光選擇性燒結

7.5.3疊層實體製造

7.5.4激光定向熔鑄

7.6快速製造技術

7.6.1硅樹脂橡膠澆模

7.6.2熔模鑄造

7.6.3砂模鑄造

7.6.4激光定向鑄造

7.6.5快速成型工具

7.7應用

7.8結論

參考文獻

第8章 激光彎曲或激光成型

8.1引言

8.2加工機制

8.2.1熱梯度機制

8.2.2點源機制

8.2.3褶皺機制

8.2.4鐓壓機制

8.3理論模型

8.3.1熱梯度機制模型

8.3.2褶皺機制模型

8.3.3鐓壓機制模型

8.4操作特點

8.4.1功率影響

8.4.2速度的作用「線能量」

8.4.3材料的影響

8.4.4厚度的影響彎曲增厚

8.4.5平板尺寸效應邊界效應

8.4.6掃描次數的影響

8.5應用

8.6結論

8.7符號列表

參考文獻

第9章 激光清潔

9.1引言

9.2激光清潔機理

9.2.1選擇性蒸發

9.2.2剝離

9.2.3瞬時表面熱處理

9.2.4蒸發壓力

9.2.5光壓

9.2.6剝離（鍵破壞）

9.2.7乾燥和蒸氣激光清潔

9.2.8傾斜入射激光清潔

9.2.9激光激波清潔

9.3激光清潔過程的概述

9.4實際應用

參考文獻

第10章 激光自動化及在線監測

10.1自動化原理

10.2在線監測

10.2.1激光束特性監測

10.2.2工作台特性監測

10.2.3加工特性監測

10.3在線控制

10.3.1在線功率控制

10.3.2在線溫度控制

10.4「智能」在線控制

10.5結論

參考文獻

第11章 激光安全防護

11.1危害

11.2標準

11.3安全限值

11.3.1對眼睛的危害

11.3.2對皮膚的危害

11.4激光分類

11.5典型的4類安全協議

11.6合理安裝設備存在的危險

11.7電氣危害

11.8粉塵危害

11.9結論

參考文獻

結束語

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