激光加工范文

激光加工篇1

关键词:金属材料;加工工艺;激光技术;应用分析

近年来,在社会快速发展带动下,激光技术的应用、推广范围也在逐步拓展,并逐渐向工业、科研等诸多领域进行渗透,并在很多行业都拥有着较高的应用发展优势,尤其是金属材料加工中的应用,逐渐成为了该行业不可或缺的发展因素。但就目前来看,该技术虽然在很多领域都得到了广泛推广,但由于种种因素的制约,该技术在材料加工领域的应用价值还未得到充分发挥,还有待进一步挖掘。

1金属材料加工工艺中激光技术的应用探究

1.1激光切割

切割不仅是一项十分关键的激光加工工艺,同时也是材料加工行业生产、发展中至关重要的一项应用技术。就目前来看,激光切割通常都应用于薄板材料加工,如,电梯控制板、木模板等,但在金属材料加工方面的应用还有待进一步优化,也是该技术未来的主要发展方向[1]。现阶段,丰田、福特等世界知名的汽车公司就将激光切割技术推广到了汽车组装生产线上。相比于其他切割技术来讲,该技术能够在最小基本面板内,对不同规格、精度的零件进行加工,且不受金属摸的限制,还能够获得理想的加工效果。此外,激光切割技术在各类不锈钢工件的切割加工中也得到了广泛应用,而且不论是在加工质量,还是数量上都能够呈现出良好的发展趋势。

1.2激光打孔

激光打孔是一项比较传统,且较为实用的激光材料加工技术,相比于其他技术,这种加工技术不仅具有较高的精度和效益等特点,也在应用发展中逐渐成为了该行业的至关重要的技术元素。在20世纪末,激光打孔技术得到了飞速发展,并逐渐呈现出了较为显著的多元化发展趋势,而随着相关技术、工艺的不断更新完善,随着孔径的逐渐缩小,性能也随之不断提升。在我国,该技术的发展历史也相对较长,最早用于20世纪60年代的钟表制造行业,并取得了一定的应用发展成就,但相比于诸多国外发达国家来讲,我国对此项技术的应用、研发还存在着较大差距。当前,很多发达国家将激光打孔技术科学、广泛地应用到了医药、飞机制造以及食品加工等领域,并为其带来了相对较大的精神、物质财富[2]。

1.3激光打标

激光打标技术作为一项应用性较强的相关材料加工技术,主要是通过较高的能量与密度的激光,来对局部的工部件进行照射,并对汽化、液化等化学反应进行科学利用,以此来将相关标识永久性地留在工部件的表面。就目前来看,该技术在金属制造行业领域的应用最广泛,如,刃具、轴承等金属制品的打印标记对激光达标技术的依赖性都很强。同时,该技术也能够在不影响晶体性能的基础上,实现看似无法完成标记打印。另外,在社会科技快速发展背景下,一些大理石、陶瓷等非金属制品的达标也可以采用激光打标技术来进行,而随着近几年,激光系统的不断优化,也在某种程度上拓展了标记深度,也进一步提升了标记质量。并且,作为一种较为新颖、先进的产品防伪手段,激光打标技术的应用发展也得到了社会各界的广泛重视。

1.4激光焊接与表面热处理

首先,对于激光焊接技术的应用发展来讲,结合服务对象、使用器件的不同,激光焊接主要可分为深熔焊、传导焊两种类型机制,前者主要应用于机械制造领域,而后者则在电子电气行业应用比较广泛。就目前的发展现状来看,该技术已经在汽车行业得到了深层次的渗透,也为行业发展提供了重要的技术支持。具体来讲,这种应用主要在两方面有显著的体现：一方面是在传动焊接上[3]。当前,此项技术能够适应汽车传动系统大部分零件焊接需求,而相比于其他传统的焊接技术来讲,激光焊接既可以对零件的使用寿命进行有效延长,也能够大幅度降低零件的应用成本,进而将其独特的应用价值充分体现出来。另一方面,是在焊接组合件上。具体来讲,主要就是将原本分散的平板工件焊接、冲压成一个整体,这样不仅能够有效减少工件数量,也能够促进其部件性能的不断增强,并在降低车体重量的同时,使汽车的整体性能得到不断优化。其次,对激光表面热处理来讲。一方面,受到激光表面硬化影响,马氏体的量会随之不断增加,而在不断提升零部件疲劳强度的基础上,也能够进一步提升其耐磨性能。现阶段,激光表面硬化已经在汽车曲轴、凸轮轴等物件制造中得到了广泛应用,而就实际应用效果来讲,其不仅可以有效延长零部件使用寿命,也能够大幅度降低物件制造成本;另一方面是激光合金化与熔覆,其能够大幅度提升加工材料的抗腐蚀、耐磨性能。

2激光技术在金属加工工艺中的应用前景

针对激光技术的应用现状来看,可以从以下几方面来加强该技术在金属材料加工工艺中的应用。首先,应对激光工作参数进行不断完善,优化加工作业数据库。在实际应用中,相关工作人员都知道,激光照射具有相对较高的可控性,不论是在激光照射时间,还是范围、强度方面,都能够实行科学、高效的人为干预,也正是由于其具备这种特性,激光加工充分体现出了鲜明的多元化特征。因此,为了将激光加工优势充分发挥出来,相关工作人员可以针对灵活多样的加工方式、对象,建立一套与之相适应的、科学完善的工作参数,从而为激光加工提供更可靠的标准。同时,还应建立完善的加工作业数据库,并以此来促进激光加工质量、效率的不断提升[4]。其次,积极推广激光多工位分时综合加工。从理论层面来讲,即使是同一束光源也能够进行综合性的加工处理,其主要是因为该激光源可以对激光照射时间、能量密度进行自主控制。而在此基础上,不同工位上分时可以通过对不同方式进行可续整合来进行加工,这样激光切割、焊接和表面处理等工序便能够由一台设备来进行,从而获得良好的综合加工效果。由此可见,其综合加工模式的大力推广,已经逐渐成为了加工技术未来发展的必然趋势[5]。再者,积极实现自动化、无人化的激光加工。在实际应用过程中,为了最大限度地节省人力消耗,促进其加工效率的不断提升,应积极推动激光加工技术向自动化、无人化方向发展。而就目前来看,激光技术要想在此方面获得突破性发展,就必须要拥有强大的网络、自动控制技术,以及计算机生产辅助管理技术来为其突破性发展提供有力保障。为此,应对相关技术配套设施建设进行不断完善,从真正实现激光加工自动化、无人化,也进一步提升激光技术在金属材料加工工艺中的应用水平。

3结语

总之,在新时期背景下,激光技术在金属材料加工工艺中的科学运用是一项极其系统的工程。为了不断增强其工程的时效性,必须要加强该技术的应用研究。不仅要对激光技术在该领域的应用现状进行全面分析,还要积极探究该技术的应用路径,只有这样才能够将该技术的功效充分发挥出来,并进一步拓宽其应用前景,才有助于推动金属材料加工事业的快速、健康发展。

参考文献

[1]黄翔,徐君,张永良，等.金属材料加工工艺中激光技术应用分析[J].城市建设理论研究：电子版,2014(23):2130-2131.

[2]樊熊.金属材料加工工艺中激光技术应用分析[J].企业技术开发(下半月),2013,32(10):23-24.

[3]田延龙.激光技术在金属材料加工工艺中的应用探析[J].科技创新与应用,2013(10):25.

[4]马范军.“金属材料成型加工工艺”课程教学浅析[J].教师,2012(32):48.

[5]陈海彬,何伟锋,孙振忠，等.泡沫金属材料的特种加工工艺[J].现代制造工程,2011(3):66-68.

激光加工篇2

硬件集成在硬件集成中，我们设计了可拆卸的两坐标激光切割头机械结构，可以在机床中实现激光切割头和机械加工装置的快速更换。光纤激光器产生高功率密度的激光直接通过光纤进入激光切割头，不用对原有的机床结构进行任何改造，具有较高的灵活性。三维激光切割装备围绕五轴机床原有西门子840Dsl数控系统来进行集成设计，充分利用840Dsl提供的各种硬件接口来实现激光切割的整体控制功能。工控机PC上的激光切割控制软件通过以太网接口与840Dsl数控系统进行人机交互，实现激光切割NC零件程序传递、加工部件控制以及加工状态检测;同时当激光切割控制软件离线编程得到的激光切割工件程序导入NCU中以后，在数控系统的PCU中也可选择执行激光切割NC工件程序，并通过工艺数据库选择、设置所需的切割工艺参数，直接实现整个激光切割加工过程。840Dsl数控系统与各加工控制部件通过相应硬件接口相连接:通过DRIVE－CLiQ接口连接高功率驱动系统SINAMICS120控制五轴机床(XYZAC)运动，通过S7－300PLC进行I/O口扩展来实现激光切割头整体控制、激光器初始化控制以及激光切割时冷却气和保护气开关控制，同时利用NCU中的高速模拟量输出模块控制激光器出光功率的快速调节，利用NCU中高速I/O模块控制激光出关光的快速调节，从而实现三维激光切割的工艺参数调节要求。同时添加加工辅助设备(位移传感器、数字摄像机等)用于校正误差、实时监测加工过程;提高加工精度，开展多轴激光加工系统误差及加工速度影响因素研究，建立综合系统误差模型及评估方法，同时研究设计出实用的加工误差环节诊断技术方案以及实际工件尺寸与三维设计图形存在失真条件下激光加工的误差矫正技术方案。

2三维激光切割控制软件功能结合

三维激光切割系统集成及项目软件开发需求，控制软件主要有3大功能模块组成，，分别是离线编程模块、加工控制模块以及工艺数据库模块。其中由离线编程模块和加工控制模块组成的激光切割控制软件运行在工控机PC上，而工艺数据库模块以OEM的形式嵌入PCU的HMI软件中。在离线编程模块中，首先实现三维工件建模，加工工件CAD模型的导入，对激光切割路径原始数据的处理;然后根据工件切割路径特点，优化切割路径，选择最优化的加工方法，实现可视化路径编辑;之后模拟仿真激光加工整体流程，来观察检测加工过程中是否存在碰撞等情况;最后生成用于加工的数控代码。在加工控制模块中，结合840Dsl数控系统的基于C++的二次开发，设计了用于本项目加工系统的激光切割工艺API(接下来将在第三章中详细介绍)。该API可用于设置激光切割工艺参数(切割速度、激光功率、切割头至工件表面距离等)，并将离线编程模块中生成的NC工件程序导入数控系统NCU中，然后执行该NC工件程序实现整个激光切割过程的控制。同时该API中也可实现直接单独对激光切割各加工部件控制，其中包括五轴机床运动控制、激光器出光及功率控制以及激光切割头控制。该加工控制模块设计结合较为成熟的基于C++开发的离线编程技术，有效地缩短了项目软件开发周期，也方便激光切割系统装备整体调试。在工艺数据库模块中，针对不同的加工材质厚度和加工工艺要求，建立激光加工工艺数据库，采用SQLite小型数据库作为工艺参数存储数据源，实现工艺数据保存、添加、删除、修改、查询等功能。同时，工艺数据库与加工参数设置相关联，这样利用含R参数的NC工件程序，可以实现对同一切割路径，一个NC工件程序可用于不同工艺参数组合的激光切割加工，这为加工装备整体调试以及后期三维激光切割工艺研究提供便捷的操作方式。

3三维激光切割控制软件设计

控制软件设计架构;该部分主要介绍与数控系统相关的三维激光切割控制模块以及激光切割工艺数据库设计。

3．1三维激光切割控制模块设计在本次控制软件设计中，由于西门子840Dsl数控系统没有提供可直接应用于激光加工工艺的C++API接口，因此需要对840Dsl数控系统进行二次开发，设计适用于本项目选用加工部件的激光切割工艺API。西门子数控系统提供了多种人机界面二次开发的方法，可由用户根据项目开发需要进行选择。在本次设计中选用了OperatorProgrammingPackage开发方式对840Dsl数控系统进行二次开发。该开发方式中，840Dsl数控系统提供了基于C++开发的底层通讯接口类，可直接访问数控系统底层硬件，其中包含读写NC系统变量(如R参数，PLC内部数据块等)、直接访问NC、PLC中数字量和模拟量输入输出以及执行NC加工程序;同时支持数据库访问，便于进行数据交互，用于加工过程中实时的状态监测，该方法完全满足项目激光切割工艺API的设计需求。利用OperatorProgrammingPackage提供的底层通讯接口类，设计开发三维激光切割工艺API接口。该API接口直接应用于三维激光切割控制软件的加工部件控制模块中，利用S7－300PLC中I/O来进行激光器、激光切割头、辅助气、冷却气等激光切割控制部件初始化控制，利用NC系统变量R参数设置并存储激光切割工艺参数(如激光功率、切割速度、喷嘴与工件表面距离等)，然后启动NC工件程序，并在加工过程中对激光切割控制部件运行状态进行检测;在切割过程中，NCU通过执行NC工件程序来控制五轴机床末端激光切割头运动、激光器开关光及出光功率，PCU与工控平台PC进行实时的状态监测(如机床实时位置、激光功率、切割头碰撞检测等)，实现整体激光切割加工流程。以下介绍基于840Dsl底层通讯接口类开发的激光切割工艺API接口。先介绍下面用到的几个840Dsl底层通讯接口类:

3．1．1SlDataSvc类数控系统中NC和PLC里面的数据访问都是通过SlDataSvc对象来实现的。控制设计用到的系统变量主要包括R参数、NCU中高速模拟量及数字量输出、PLC数字量输入输出。

3．1．2SlPiSvc类在控制软件与NCU通讯时，可用PiService类对象来启动执行NC工件程序。

3．1．3SlFileSvc类利用SlFileSvc对象可实现对文件和目录的操作。本次设计中主要利用其选择要执行的工件程序并导入NCU中。基于上述840Dsl二次开发中提供的底层通讯接口类，设计了激光切割工艺API接口，分别包含以下几个类函数:(1)840Dsl数控系统控制函数类CSinumer-ik840Dsl该类直接调用底层通讯接口类对象，用于提供840Dsl数控系统中R参数、轴位置反馈、NC高速模拟量及数字量接口、PLCI/O读写操作，NC工件程序导入NCU中以及NC工件程序启动执行等用于实现三维激光切割加工的基础控制功能。(2)激光器控制函数类CIPGLaser激光器控制类是在840Dsl数控系统控制函数类CSinumerik840Dsl的基础上进行设计的，用于实现加工过程中IPG10kW激光器的控制。其中利用PLCI/O实现激光器控制初始化以及激光引导光开关，利用NCU中高速模拟量输出(0～10V)控制激光输出功率，高速数字量输出用于控制激光出关光。同时在激光切割过程中，对激光器工作状态、实时功率进行监测，并在紧急情况下急停激光器。3)激光切割头控制函数类CPrecitecHead激光切割头控制函数类也是在840Dsl数控系统控制函数类CSinumerik840Dsl的基础上进行设计的。实现加工过程中PRICITEC激光切割头系统控制。其中利用PLCI/O实现Z浮随动调节模式开关，利用NCU中高速模拟量输出(0～10V)控制切割头喷嘴至工件表面距离。

3．2激光切割工艺数据库设计根据项目需求，本次开发的激光切割工艺数据库包含2mm、4mm、8mm3个规格的铝合金材料激光切割的切割工艺参数以及切割质量参数，其中切割工艺参数包括激光功率、切割速度、气体压力、气体类型、切割头喷嘴开口直径及喷嘴至工件表面距离等，切割质量参数包括粗糙度、切口宽度、切口垂直度、挂渣量、重熔区和热影响区宽度等)。软件设计中，基于Qt开发框架利用VS2008进行软件编译，利用QtDesigner进行图形界面设计，编译完成后以OEM形式嵌入到数控系统PCU的HMI操作软件中，后台数据库采用SQLite3轻型数据库进行数据存储。该数据库支持跨平台，操作简单，可以使用多种语言直接创建数据库，不需要后台应用软件支持，支持SQL语句指令实现各种数据库操作功能，并且源码完全开放，可以用于数据库系统的深度开发。该激光切割工艺数据库具备不同厚度板材加工数据库选择查询、修改、添加以及删除数据等操作功能，同时结合激光切割加工应用，可直接选择数据库中某一组工艺参数进行设置，利用含R参数的NC工件程序，实现在同一切割路径时，一个工件程序可用于不同工艺参数组合的激光切割加工，方便NC工件程序中工艺参数设置，可直接用于下一次激光切割。

4结语

(1)通过在沈阳中捷的五轴龙门机床测试结果证明，三维激光切割控制软件设计很好的实现了在三维激光切割过程中各加工部件控制，激光功率、切割速度、切割头与工件表面距离等激光切割工艺参数实时可调，满足三维激光切割技术要求。(2)项目还在继续研究，目前处于设备整体调试阶段，设备装配调试正常，但该复合加工设备尚未加工实体工件，激光切割工艺以及加工精度、误差分析等研究将是下一步工作重点。(3)该项目研究中选用的数控系统具有一定普遍性，研究内容也可用于现有的机床改造工作中，将原有的机械加工机床改进为机械与激光复合加工设备。

激光加工篇3

激光加工技术专业主要是为了培养生产和服务第一线的应用型人才，因此，根据这一特点，教师首先要注重针对学生职业技能的训练，以形成其基本的社会生存能力。学生在校两年里，要强化他们钳工、焊工、维修电工、电子焊接、数模电的实验、实训等实践性教学与管理，准确使用常用仪器仪表、掌握基本测试方法、熟练组装激光器，在调试以及故障分析等方面进行专题训练，增加激光焊接、激光切割、激光打孔、激光热处理以及激光内雕等产品的实训活动，力求使产品的设计性、趣味性、综合性都能有所提高。其次，教师要制定一系列活动方案，定期举办“我爱小发明”“世界著名建筑拼图”“我心目中的潘多拉魔盒设计”等活动竞赛项目。这样，无论是在课内还是在课外，都能充分体现以学生为主体，以培养学生操作技能为主要目标的教育教学特点，促进学生尽早成为一名适应社会需求的技能型人才。

课程的设置应能充分适应机光电等行业对职业岗位的需求

专业课程设置上始终坚持以培养学生职业能力为主调，以职业生涯为背景，以岗位需求为依据，在“贴近生产、贴近工艺、贴近装备”的思想指导下，在激光加工产品设计、生产、工艺，以及激光器的安装、调试、检测及维护综合能力培养为核心上下工夫。认真分析行业发展现状和趋势，针对中职教育的宗旨和激光加工技术专业岗位的社会需求，适时调整课程内容、优化课程体系，使课程具有实用性、实践性、科学性，并包含更多的现代技术和新应用技术。针对中职院校激光加工所涉及的机械加工类、电工电子类的教学内容，我们开发并编写了《机械基础》《机械制图》《AutoCAD技术》《EzCAD基础》《电工与电子技术》和《设备控制技术》等专业课程。而在实际教学工作中，突出了对《激光原理》《激光加工设备》和《激光加工工艺》核心课程的教学，借助“校企合作、工学联合”的平台，将行业企业的生产标准和生产流程引入到教学的全过程中，培养了学生严谨的工作作风和熟练的操作技能，完善了激光加工的产品制作工艺，得到了指导教师、行家、企业领导的充分支持和肯定。

课程设置应注意统一性、地方性的有效结合

课程的统一性是保证教学质量的重要前提，统一性课程是指基础课程模块。在参考国家课程标准的前提下，我们把语文、数学、英语、体育、美术和音乐欣赏等纳入基础课程体系模块之中。这样，有利于学生综合素质的培养和提高，不仅为专业课程地学习打下良好的基础，也为学生今后走上社会，适应社会发展的需要创造良好的条件。课时分配应不低于总学时的30%。同时，课程设置应具有地方性特点。面对地方经济发展战略一盘棋，激光加工技术专业的课程设置必须与学校专业发展同步，切合地方产业发展的大局，让教材开发和课程设置具有鲜明的为地方经济发展服务的办学特色。只有把统一性和地方性有效结合，才能适应社会需求，为经济发展作出应有的贡献。

课程设置要与师资队伍的建设相结合

师资队伍包括教师队伍、教学内容、教学方法和手段以及实验实训等。它对推动课程的整体改革，推进教育教学观念，提高教学质量起着重要作用。我们每年选派1至2位教师到武汉高校进行激光加工技术专业培训，以此提高教师理实一体化教育教学水平。培训的主要内容包括四方面：一是接受激光加工技术对当代社会发展所起作用的感性和理性认知培训，感知新技术给社会带来的巨大变革；二是对接受培训的教师进行激光加工专业理论水平的培训，为夯实技能功底打好基础；三是借助“中国•光谷”技术优势，让教师到激光设备生产企业进行技能专项训练；四是邀请来自全国中职院校的部分优秀教师、高校专家、行业精英等，一起研讨课程设置、教学内容、手段和方法，以便使课程设置更趋于合理化、规范化和科学化。

激光加工篇4

关键词：激光技术 金属材料 加工工艺 应用

激光技术属于新兴的制造技术，具有自身的应用优势和规律，也已经形成了专业的激光理论。激光技术具有以下特点：一是单色性，二是相干性，三是方向性，四是高光强。目前，激光技术已经趋向成熟，但是还需要不断完善和调整，提高国内激光技术水平。

一、激光技术的应用优势

1.效率高。目前，激光切割是应用最为广泛的激光技术，应用于多个领域中。在汽车制造业中，主要应用激光技术切割钣金零件，不仅可以优化汽车零部件结构，还可以提高汽车的基本性能，在一定程度上降低了汽车的油耗。在航天工业中，主要应用激光技术切割铝合金。激光技术的广泛应用在一定程度上推动了工业和制造业的发展。随着激光束质量的快速提高，激光技术也广泛应用于金属材料加工中。激光技术可以切割以下性能的金属材料：一是高硬度，二是高脆性，三是高熔点，这也是传统切割技术所做不到的。激光技术在应用的过程中不会对环境造成污染，而且切割的效率非常高，可以在短时间内完成切割任务，适应性也非常强。

2.无污染。激光技术实际上就是把光斑直接照射到需要切割的物件表面，并通过激光斑和物件之间的相互作用使物件的表面在短时间内熔化。相比于传统的切割技术，激光技术属于新型高能加工技术，应用的过程不会对环境造成污染，减少能源的消耗，降低企业的材料加工成本。比如：3D激光技术主要应用于切割高强度的钢材料，对钢材料的毛边进行精细处理。如果钢材料的强度比较大，就必须使用3D激光技术。在应用激光技术的过程中，低热输入是激光技术的一大应用优势，因为很多材料在遇到高温时性能会发生变化。激光技术在焊接金属材料时不会对材料的外形造成影响，可以达到极高的精准度，而且激光焊接可以缩短焊接的宽度，提高了焊接的美观度。

二、激光技术在金属材料加工工艺中的应用

1.激光切割技术。激光技术使用光斑直接聚焦在金属材料上，并熔化金属材料，同时使用激光束气体把融化掉的金属材料吹走，保证激光束可以沿着设定好的轨迹切割，形成整齐的缝隙。激光切割技术是应用最广泛的激光技术，激光切割材料包括以下几类：一是有机玻璃，二是木板，三是塑料，四是不锈钢，五是碳钢，六是合金钢，七是铝板。在应用激光技术的过程中并不需要使用刀具，激光技术完全在计算机的操控下，可以实现任意形状的切割。激光切割实际上就是应用高功率密度来实现切割任务。在计算机的操控下，激光器通过脉冲放电，并输出激光，产生一定的频率和光束，光束又通^传到聚焦在被切割的金属材料上，进而形成多个光斑。相比于传统的切割技术，激光切割技术具有以下特点：一是切割质量高，二是切割速度快，三是柔性高，四是适应性强。激光切割技术的精准度非常高，精准度控制在0.05mm，速度可以达到每秒切割10米，而且不会受到金属材料硬度的影响。

2.激光焊接技术。激光焊接的特点有以下几个：一是速度快，二是非接触，三是变形小，比较适合连续性的金属材料在线加工。在金属材料加工工艺中应用激光焊接技术可以提高焊接效率，而且无污染。随着加工技术的快速发展，激光焊接技术水平也在不断提高。应用激光焊接技术可以实现曲线焊接，提高车身的灵活性，而且可以根据焊接材料的特殊要求进行焊接。激光焊接技术有以下几种：一是激光与电弧焊接技术，二是等离子弧焊接技术，三是高频感应热源复合焊接技术，四是双激光束焊接技术。不同的激光焊接技术特点不同，技术人员需要结合实际情况选择激光焊接技术，保证激光焊接技术应用的合理性。

3.激光打孔。激光打孔实际上属于比较传统的金属材料加工技术，相比于其他打孔技术而言，激光打孔技术的精准度比较高。激光打孔技术有着悠久的发展历史，激光打孔技术最早应用于钟表制造业，取得了不错的成就。西方国家应用激光打孔技术的时间比较早，经验比较丰富，我国与西方国家存在较大差距，我国激光打孔技术还不完善，还需要不断调整，加大激光打孔技术的研究力度，缩短与西方国家之间的差距，我国也需要结合实际情况合理的借鉴西方国家的先进经验，提高激光打孔技术水平。

4.激光打标。激光打标的应用性也非常强，激光打标实际上就是应用激光来对需要打标的物体进行照射，并合理的利用化学反映，以此来将标识长时间的留在物件表面。目前，激光打标被广泛应用于金属材料加工工艺中，激光打标技术的应用不会对金属材料的性能产生任何影响，这是传统打标技术所做不到的。激光打标技术也在不断完善和调整，提升打标的质量，已经成为国家的关键防伪手段，受到越来越多人的肯定。激光打标技术的应用不会对金属材料本身和性能产生任何破坏。

三、结语

目前，激光技术已经广泛应用于金属材料加工工艺中，属于新型高能加工技术，效率高，操作简单，而且无污染。其种类也在不断增多，激光技术使用光斑直接聚焦在金属材料上，并熔化金属材料，保证激光束可以沿着设定好的轨迹切割。应用激光焊接技术可以实现曲线焊接，提高车身的灵活性。激光打孔技术的精准度比较高，但是我国的激光打孔技术还需要不断调整和完善，缩短与西方国家之间的差距。激光打标实际上就是应用激光来对需要打标的物体进行照射，将标识长时间的留在物件表面。不同的激光技术具有不同的特点，技术人员需要结合金属材料的特点和实际需求来选择激光技术，保证激光技术应用的合理性。要提高我国的激光技术水平，相关部门还必须加大激光技术的研究和分析力度，合理借鉴西方国家的先进经验，发展前景十分广阔。

参考文献：

[1]马红超. 试论金属材料加工工艺中激光技术的应用[J]. 科技资讯，2016，（25）：54+56.

[2]樊熊. 金属材料加工工艺中激光技术应用分析[J]. 企业技术开发，2013，（15）：23-24.

激光加工篇5

【关键词】激光切割；加工效果；影响因素

激光技术是自20世纪60年代初问世后便发展迅猛的一门新兴科学技术。在实际生产中，激光切割加工是激光行业应用最为广泛也是最重要的一项特种加工技术，占整个激光加工的70%左右。与传统的切割方法相比，其具有许多优点：（1）速度快，用1200W激光功率切割2mm厚的碳钢板速度可达5～6m/min，切割5mm厚的有机玻璃速度可达12m/min；（2）切割质量好，切口宽度窄（一般为0.1～0.5mm）、切口表面粗糙度良好（一般Ra为3.2～25um）；（3）效率高，激光切割无需刀具和模具，是非接触加工；（4）柔韧好，结合CAD技术，可以切割任意形状、尺寸的板材[1]。激光切割过程相当复杂，J Fieret先生曾总结了近50种影响因素[2]。在众多影响因素中，主要为切割速度、激光功率、焦距位置和辅助气压。本文综述了国内外激光切割的现状，分析了各参数对切割质量的影响规律。

1 激光切割技术的发展现状

近年来，激光切割技术在各个领域发展迅速，从2011年中国国际工业博览会（CIIF2011）之金属加工与数控机床展览会上看出，激光加工机床在金属和非金属加工中占据了相当大的比重。其中在汽车工业中的应用最具有代表性，从汽车顶棚的激光焊接、挡风板的激光切割、底板的激光拼焊以及车身覆盖件三维轮廓的激光切割等。激光切割加工中没有“刀具”的磨损，工件不受切割力的影响。相对传统方法，激光切割的切割效率可以提高8～20倍，更能够节省15%～30%的材料。欧洲、美国、和日本等工业较发达国家的激光加工机和工业激光器的生产和销售也在逐年递增，应用的领域越来越广泛。在全球用于激光加工领域的工业激光器中有超过40 %的激光器是用来作切割的。相比而言，日本在激光加工工艺等方面的研究更是走在世界的前列，在车门制造过程中使钢板切割、焊接和压模成形一体化，而且取得了很大的进展[3]。

在激光切割工艺研究方面，主要集中对激光输出功率、焦点位置、激光模式以及喷嘴形状等问题的研究。早在20世纪70～80年代，美国、日本以及德国等国家已经在大量切割工艺试验的基础上，建立激光切割工艺数据库，在90年代初期国外就相应推出了一些高性能的激光切割系统[4]。

国内激光切割机技术含量和质量较高的制造商寥寥无几，且大多停留在中低水平。目前主要集中在样板的切割与覆盖件的下科，在激光三维切割技术方面的研究与应用才逐渐起步。国产激光切割机的激光器功率较低，最大仅能达到4000W，而国际上先进的激光器即德国通快公司制造的激光器最大功率已经达到了20000W。同国外激光切割机相比表现为切缝宽，表面质量、机械精度、整机的稳定性、柔性较差。因此，继续深入研究和开发较高质量的国产激光切割机是一项非常重要和迫切的任务。

2 激光切割参数对切割质量的影响

2.1 切割速度的影响

激光切割加工中，切割速度对切割材料的质量有相当大的影响，理想中的切割速度会使切割面呈现比较平稳的线条，且材料下部不会出现熔渣。当辅助气体气压和激光功率一定时，切割速度与切缝宽度呈现出一种非线性的反比关系，当切割速度比较慢时，激光能量在切缝的作用时间延长，从而导致切缝宽度增大，当速度过慢时，激光束作用时间太长，工件的上切缝和下切缝相差就会很大，切割的质量下降，生产效率也将大大降低。随着切割速度的升高，激光束能量在工件上的作用时间变短，这样便使得热扩散和热传导效应变小，从而切缝的宽度也相应变小。当速度过快时，被切割的工件材料就会由于切割热量输入的不足出现切不透的情况，这种现象属于不完全切割，并且熔化的材料不能及时被吹掉，这些熔融物将会使切缝重新焊接。

2.2 焦点位置的影响

焦点位置是激光焦点到工件表面的距离，它直接影响到切面粗糙度、切缝的坡度和宽度以及熔融残渣的附着状况。如果焦点位置太超前，这样会使被切割的工件下端所吸收的热量增多，在切割速度和辅助气压一定的情况下，会导致被切割的材料和切缝附近被融化的材料呈液态在下表面流动，冷却后被熔化的材料则会呈球状沾附在工件的下表面；若位置滞后，被切割的材料下端面所能吸收的热量减小，这样切缝中材料就不能完全融化，在板材下表面就会粘附一些尖锐而短小的残渣。通常情况下，焦点位置应在工件表面或稍微偏下一点，但不同的材料要求不一样，切割碳钢时，焦点在板材表面时切割质量较好；而不锈钢切割时，焦点应在板材厚度的1/2左右时效果更佳。

2.3 辅助气压的影响

激光切割加工中，辅助气压能吹掉切割时的熔渣并冷却切割的热影响区。辅助气体包括氧气、压缩空气、氮气和惰性气体等。对于部分金属材料和非金属材料，一般使用的是惰性气体或压缩空气，能够防止材料燃烧。如铝合金材料的切割。对绝大多数金属材料则使用活性气体（如氧气），这是由于氧气能够氧化金属表面，提高切割效率。当辅助气压过高时，材料表面出现涡流，削弱去除熔融物的能力，导致切缝变宽，切割面粗糙；当气压过低时，不能完全吹走熔融物，材料下表面就会粘附沾渣。因此，切割时应调节辅助气体压力，得到最佳的切割质量。

2.4 激光功率的影响

激光功率的大小对切割速度、切缝宽度、切割厚度和切割质量都有相当大的影响。所需功率的大小是根据材料的特性和切割的机理而定。比如导热性能好和熔点高以及切割表面反射率高的材料需要较大的激光功率。一般在其它条件一定的情况下，激光切割加工中有一个获得最佳切割质量的激光功率，进一步降低或提高功率就会产生挂渣或过烧现象而导致加工质量下降。

此外，随着放电电压的增加，激光的强度会因为输入峰值功率的升高而提高，从而光斑的直径增大，切缝的宽度相应增大；随着脉冲宽度的增加，激光的平均功率会提高，激光切缝的宽度加大；通常下，随着脉冲频率的增大，切缝也会变宽，当频率超过一定值后，切缝宽度会出现减小的趋势。

3 结语

在实际生产中，无论是什么样的加工方法，最终的加工质量都会受到各种因素的影响。影响激光切割加工质量的因素也有多种，通过对这些因素的分析，能够有效地控制和保证激光切割加工的质量。对制造商而言，应该考虑更多的影响因素，为制造领域提供更好性能的设备；对用户来说，在使用设备加工时，应根据零件加工的要求和材料的特性，通过理论参考和实验的方法选择出最佳的切割参数，以获得更高的质量和生产率。

【参考文献】

[1]鄢挫，李力均，李娟等.激光切割板材表面质量研究综述[J].激光技术，2005，29（3）：270-274.

[2]J FIERET，M J TERRY，B A WARD.Aerody namic interactions during laser cutting[J].SPIE，1986，668：53- 62.

[3]孙晓东，王松，赵凯华.激光切割技术国内外研究现状[J].热加工工艺，2012，41（9）：214-216.

激光加工篇6

关键词：水晶内雕 工作参数 内容及方法

一、引言

由于世界经济发展和结构优化升级，我国工艺品出口增长迅猛，并逐渐成为全球最具竞争力的工艺品贸易中心。随着人们的消费程度越来越高，工艺品市场需求变化越来越快，工艺品掀起了一股时尚的潮流。作为目前国际上最先进、最流行的玻璃内雕刻工艺加工方法，水晶内雕技术不仅能将三维图像完美、清晰的呈现于水晶内部，并且制得的水晶工艺品图像栩栩如生且永不变色，可持久保存，极具个性化和纪念意义。为体现我校教学与科研并重、理论与实践结合、建设与特色共举的发展理念与市场需求，更好地对学校良好育人氛围进行宣传，本项目拟采用三维扫描仪与激光内雕机两者相结合的方法，完成本校楼宇建筑系列水晶工艺品的雕刻。此外，所制得的工艺品还可以作为礼物赠送给校友或者毕业生，这不仅是一份礼物，更是推动社会发展的一份力量。更重要的是，学生可以借此提高认知，赢得机遇，掌握市场。

二、项目研究目标

水晶激光内雕工艺品市场需求大，投资回报高，如若找寻出此设备的应用规律并将其归为“系统”乃至形成专利，那么市场前景将十分可观，同时也为激光器在我国内雕行业中的应用带来了强大的动力。根据我校先进设备实验室的根本状况，本项目拟采用三维成像技术与三维建模设计软件将校园建筑进行三维建模及渲染，所得立体图形经格式转换及修正后，传输至激光内雕刻机，激光内雕刻机通过改变参数，如点阵数量，激光能量值大小等，突破水晶炸裂问题，确定水晶炸裂阈值，此外，通过数以百计的实验找出参数设置规律及调整经验值，从而实现三维图形在水晶内部雕刻的最佳效果。为了保证项目进行的顺利性，我们需要着手解决如下关键问题：

（1）如何将楼宇等大型建筑物的实体通过逆向工程设备导入三维软件。（2）计算机与内雕机图像传输、文件格式转换及手工修正规律探寻。（3）如何实验以确定水晶的损伤阈值、各类图案加工时的最佳参数。

（一）逆向输入。用三维扫描仪对校园建筑进行逆向扫描，并分析其几何构造与外观数据，将搜集到的数据输入计算机内部并进行三维重建计算，在虚拟世界中创建校园建筑的数字模型，再将其转换格式并手工修正，输出给激光内雕机。

（二）项目实施手段及方法。通过在激光雕刻机的算点软件及雕刻软件中进行参数设置，控制发射的激光束在水晶的内部精确聚焦产生能量，使水晶内部发生局部爆炸，产生白色微小点单元，根据转换好的校园建筑三维数据轨迹移动激光焦点位置，在水晶内部雕刻出图案。

（三）确定参数。通过适当实验方法，反复调节每个环节的参数以确定水晶破坏的阈值，使雕刻的图案以最佳的三维形态在水晶内部展现。

三、拟采用的研究方法，技g路线及实验方案

（一）研究方法。本项目设计采用控制变量法、实验对比分析法，通过控制电流、电压、生成点云的点，线，面密度、平行面的面积及间距、打标点的集中度，来观察水晶是否出现爆裂的现象。单一改变内雕机内某一参数，找出不同类型三维图形的最佳参数标定组，实现水晶内雕实物加工的完整性。

（二）技术路线。方案的设计一工作参数的设定一制作时的数据控制一完成作品一真实操作下的对比一形成相关报告

（三）实验方案。本项目拟采用半闭环试验方案：采集楼宇的三维图像信息一编辑并建立虚拟三维模型一导入内雕算点软件一试验多组算点参数一试验多组雕刻参数一将得到的多组内雕成品与原始三维模型、真实楼宇进行比对一整理比对信息一反馈至参数组设定环节。

四、过程中的关键点阐述

（一）数据的采集。利用三维扫描仪配合着数码相机、GPS定位装置等附件，分析预雕刻校内建筑物的几何构造与外观数据，将搜集到的数据用来进行三维重建计算，创建物体几何表面的点云。由三维激光扫描仪直接与数码相机、GPS定位装置、升降台、旋转平台、应用软件以及其他附件相结合。以本团队之前使用过的RiegILMS-Z420i三维激光扫描仪为例，该扫描仪是以反射镜进行垂直方向扫描，水平方向则以伺服计步马达转动仪器来完成水平360度扫描，从而获取三维点云数据。

（二）数据的传递。通过三维相机或三维扫描仪获取的图像信息，利用计算机进行格式转换并进一步手工调整，从而传递给激光内雕机。下图表示以三维扫描仪为例的扫描及传输过程。

（三）确定各项参数。反复试验多组算点参数、雕刻参数。采用控制变量法，分别对电流、电压、生成点密度、平行面的面积及间距、打标点的集中度，进行逐一单一变量控制，单一改变内雕机工作的环境，来观察水晶是否出现爆裂的现象，找出最合适的条件，实现水晶内雕实物加工的完整性。加工出三维扫描仪预置形状的水晶工艺品。

（四）项目的实施。通过聚焦，使激光的能量密度在到达要加工区域之前低于水晶的破坏阈值，而在希望加工的区域则超过这一临界值。脉冲激光的能量可以在瞬间使水晶受热炸裂，从而产生微米至毫米数量级的微裂纹，由于微裂纹对光的散射而呈白色。通过已经设定好的计算机程序控制在水晶内部雕刻出特定的形状，水晶的其余部分则保持原样。

（五）整理。将得到的水晶工艺品与原始三维模型、真实楼宇进行比对，整理数据并分析，得出最佳参数，获得最完美的水晶工艺品。

五、结语

激光加工篇7

关键词：激光跟踪仪；五轴数控；加工中心

中图分类号：TG659

1 五轴数控加工的优势所在

所谓五轴加工在这里指的是一个人机至少五轴（三线性坐标，两个坐标），而且在计算机数控（CNC）系统控制下，可处理某些复杂自由曲面，如涡轮叶片和涡轮机、舰船螺旋桨、许多壳体、模具表面特殊和复杂型腔；对于孔加工，一般三轴数控机床常常可能产生干扰、难处理或缺乏处理等问题，但五轴加工时，由于刀具/工件在加工过程中姿态角可以随时调整，可以避免刀具与工件之间的干涉。此外，五轴加工可提高空间自由曲面的加工精度、效率和质量。例如，三轴加工复杂曲面使用的球头铣刀，球头铣刀是点接触成型，切割效率低，刀具/工件的姿态角在加工过程中，一般很难保证球头铣刀球头上的切割线速度位于最佳切割点（即最高点），并有可能处于零旋转中心线上，这不仅使切割效率降低，加工表面质量恶化，往往需要手动补丁，因此可能导致精度丢失。但五轴加工中，使用的刀具/工件的姿态角可随时进行调整，不仅可以防止这种情况发生，也可以用于切割充分的切削工具，并利用最佳螺旋线刀具（非点接触的球头铣刀）接触成形，甚至通过工具/工件的姿态角铣刀，切削速度进一步优化，从而获得较高的切割宽度，表面质量，提高加工效率

五轴加工夹紧工件机的发展使得所有或大部分的处理得以实现。因为随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，人们有了更高的产品的性能和质量要求。为了进一步提高产品的性能和质量，充分满足用户的要求，如节能、省材，美丽，舒适，现代产品不仅是航空、航天产品和车辆（如汽车，船，船舶等），还包括精密仪器，仪表，医疗，体育器材及配件，电器和家庭的儿童玩具，办公室用品等等，越来越多的产品需要整体材料雕铣，并含有多种复杂的表面和斜孔、斜平面等。这些零件，使用传统的机器或三轴数控加工，必须一个以上的机器，经过反复定位、安装。这不仅设备投资大，占用生产区，生产周期长，且精度和质量等难以保证。为了解决这些问题，必须开发出能加工高精度、高效率的复合加工机床，以实现工件的夹具一次性可以完成所有或大部分的处理，这已成为机床发展的一大趋势，五轴工具机高速加工和高性能，完全适应这一趋势的发展要求。因为它不仅拥有现代化的生产设备所必需的主要功能，而且五轴机床工作效率与约两套三轴工具机相当，甚至可以消除更多的机器。

2 基于激光跟踪仪标定五轴数控加工中心主轴技术

以下基于激光跟踪仪标定五轴数控加工中心主轴技术，笔者主要针对数控机床的主轴与主轴电机温度检测与控制系统进行讨论。

该系统采用C8051F350单片机作为主控芯片，使用高精度的温度传感器PT100作为温度检测元件的数控机床主轴和主轴电机TN9红外温度传感器，使用KEILC和LabWindows/CVI开发出机器监测温度较低的工艺温度采集程序和主机，以及该系统的设计思想和实现方法，并给出了计算机程序框图和LabWindows/CVI编程实例。实验结果表明，该系统具有灵敏度高，实时性好，稳定，准确，操作简单，对数控机床保证加工精度和无故障安全运行。

数控机床加工精度的影响因素很大部分来自于热误差。而机床的主轴和主轴电机的热误差当机床高速运转时是其主要来源，且一旦数控机床主轴温度超过极限，将不仅直接影响数控机床的加工精度，而且使电机寿命缩短，严重时可使电机烧毁，基于此必须对数控机床主轴和主轴电机的温度进行监控，我们设计与完成了一套数控机床主轴和主轴电机的温度测量和控制系统可以很好地对机床主轴及其电机温度实施监控。

该系统的设计理念为：系统主轴电机与主轴的温度测量与控制系统，由单片机，继电器，交流接触器，冷却泵，冷却风机，数控机床的主轴，主轴电机，温度传感器等组成。其工作原理（如图1所示）是定量Ti1和温度反馈误差信号经处理，由继电器1闭合，数控机床冷却泵的开/关主轴；定量Ti2和温度反馈误差信号经处理，温度控制继电器2打开/关闭，使主轴电机冷却风扇开启/关闭，从而控制数控机床主轴和主轴电机的温度，并使温度保持在安全操作的规定范围内。

图1 主轴温度测控系统原理图 图2 温度测控系统下位机程序流程图

我们对该系统的上位机和下位机进行了程序设计，其设计内容为：

上位机程序设计利用了LabWindows/CVI多线程实时数据采集技术和软件滤波技术，这可大大提高CPU响应速度和控制精度，提高吞吐量。其设计原理为：PC机用于发送和显示监测的温度数据，并进行存储和超限判断，根据判断结果发送控制命令，并控制冷却系统开启或关闭。在温度测量与控制系统的主界面，可单击“确定”按钮，分别设置机床主轴和主轴电机温度值；单击“开始”按钮，系统根据设定的冷却控制温度，开始温度采集；单击“校准”按钮来消除系统误差，提高该系统的精度；点击“保存”按钮，将采集的温度数据存储在Excel表中；单击“退出”按钮，电脑程序关闭。

下位机程序设计：系统开机后首先进行初始化，利用PT100进行温度采集，使用TN9进行红外接收、发送和控制。程序通过单片机内部AD转换器将数控机床主轴电机的模拟温度的仿真数据，与SPI方式读取的TN9红外传感器得到数控机床主轴温度值进行比较，以确认是否发送控制命令。否则将采集到的温度值从RS232发送到主计算机，并对温度值进行存储与显示，系统流程如图2所示。

3 结束语

该系统经运行因使用了滤波和多线程的控制，大大提高了系统的精度和实时性；通过红外辐射探测技术不仅可以实现非接触，测量实时、快速，而且具有高分辨率的特点，抗干扰能力强；由于采集模块采用C8051F350芯片内部的24位AD，简化了接口电路的设计，不需要复杂的设备，可以实现高精度的数据采集，性能稳定；利用LabWindows/CVI虚拟仪器软件编程，具有人机交互界面，运行速度快，精度高，操作简单等优点。

参考文献：

[1]常军，刘莉萍，王涌天等.大视场、大口径双波段红外非制冷光学系统[J].红外与毫米波学报，2006（03）：170-172.

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[4]李迎伟，李明，张靓，郁菁菁.激光跟踪测量技术在地铁检测中的应用[J].机械设计与制造，2007（07）.

[5]舒朝濂.现代光学制造技术[M].北京：国防工业出版社，2008：112-121.

作者简介：孙明江（1962-），男，安徽六安人，副教授，研究方向：。

作者单位：六安职业技术学院 机电工程系，安徽六安 237158

激光加工篇8

[关键词]激光焊接；工艺；质量

前言

激光是辐射的受激发射光放大的简称，由于其独有的高亮度、高方向性、高单色性、高相干性，自诞生以来，其在工业加工中的应用十分广泛，成为未来制造系统共同的加工手段。用激光焊接加工是利用高辐射强度的激光束，激光束经过光学系统聚焦后，其激光焦点的功率密度为104－107W／cm2，加工工件置于激光焦点附近进行加热熔化，熔化现象能否产生和产生的强弱程度主要取决于激光作用材料表面的时间、功率密度和峰值功率。控制上述各参数就可利用激光进行各种不同的焊接加工，这种焊接工艺在未来工业事业中将会得到广泛的应用与研究。激光焊接与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵，一次性投资大，技术要求高的问题，使得激光焊接在我国的工业应用还相当有限，但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线和柔性制造。其中，激光焊接在汽车制造领域中的许多成功应用已经凸现出激光焊接不同于传统焊接方法的特点和优势，也为许多大功率激光器制造商和激光焊接设备制造商提供了更为诱人的经济效益前景。

1.激光焊接的一般特点

激光焊接是利用激光束作为热源的一种热加工工艺，它与电子束等离子束和一般机械加工相比较，具有许多优点：激光束的激光焦点光斑小，功率密度高，能焊接一些高熔点、高强度的合金材料；激光焊接是无接触加工，没有工具损耗和工具调换等问题。激光束能量可调，移动速度可调，可以多种焊接加工；激光焊接自动化程度高，可以用计算机进行控制，焊接速度快，功效高，可方便的进行任何复杂形状的焊接；激光焊接热影响区小，材料变形小，无需后续工序处理；激光可通过玻璃焊接处于真空容器内的工件及处于复杂结构内部位置的工件；激光束易于导向、聚焦，实现各方向变换；激光焊接与电子束加工相比较，不需要严格的真空设备系统，操作方便；激光焊接生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。

2.激光焊接工艺与方法

2，1双／多光束焊接。双／多光束焊接的提出最初是为了获得更大的熔深和更稳定的焊接过程和更好的焊缝成形质量，其基本方法是同时将两台或两台以上的激光器输出的光束聚焦在同一位置，以提高总的激光能量。后来，随着激光焊接技术应用范围的扩大，为减小在厚板焊接，特别是铝合金焊接时容易出现气孔倾向，采用以前后排列或平行排列的两束激光实施焊接，这样可以适当提高焊接小孔的稳定性，减少焊接缺陷的产生几率。

2.2激光－电弧复合焊。激光－电弧复合焊是近年激光焊接领域的研究热点之一。该方法的提出是由于随着工业生产对激光焊接的要求，激光焊接本身存在的间隙适应性差，即极小的激光聚焦光斑对焊前工件的加工装配要求过高，此外，激光焊接作为一种以自熔性焊接为主的焊接方法，一般不采用填充金属，因此在焊接一些高性能材料时对焊缝的成分和组织控制困难。而激光一电弧复合焊集合了激光焊接大熔深、高速度、小变形的优点，又具有间隙敏感性低、焊接适应性好的特点，是一种优质高效焊接方法。其特点在于：可降低工件装配要求，间隙适应性好；有利于减小气孔倾向；可以实现在较低激光功率下获得更大的熔深和焊接速度，有利于降低成本；电弧对等离子体有稀释作用，可减小对激光的屏蔽效应，同时激光对电弧有引导和聚焦作用，使焊接过程稳定性提高；利用电弧焊的填丝可改善焊缝成分和性能，对焊接特种材料或异种材料有重要意义：激光与电弧复合焊的方法包括两种，即旁轴复合焊和同轴复合焊。旁轴激光电弧复合焊方法实现较为简单，但最大缺点是热源为非对称性，焊接质量受焊接方向影响很大，难以用于曲线或三维焊接。而激光和电弧同轴的焊接方法则可以形成一种同轴对称的复合热源，大大提高焊接过程稳定性，并可方便地实现二维和三维焊接。

3.激光焊接过程监测与质量控制

激光焊接过程监测与质量控制一直是激光焊接领域研究和发展的一个重要内容，利用电感、电容、声波、光电、视觉等各种传感器，通过人工智能和计算机处理方法，针对不同的激光焊接过程和要求，实现诸如焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝成形质量监测等，并通过反馈控制调节焊接工艺参数，从而实现高质量的自动化激光焊接过程。

3.1激光焊接过程监测。利用各种传感器对激光焊接过程中产生的等离子体进行检测是常用和有效的方法，如图1所示。根据检测信号的不同，激光焊接质量检测主要包括以下几种方式：光信号检测，检测对象为激光焊接过程中的等离子体（包括工件上方和小孔内部）光辐射和熔池光辐射等。从检测装置的安装来看，主要包括与激光束同轴的直视检测、侧面检测和背面检测。使用的传感器主要有光电二极管、光电池、CCD和高速摄像机，以及光谱分析仪等。声音信号检测，检测对象主要为焊接过程中等离子体的声振荡和声发射。等离子体电荷信号，检测对象为焊接喷嘴和工件表面等离子体的电荷。利用光电传感器检测激光焊接过程中等离子体光辐射强度的变化是激光焊接过程监测与控制的重要方法之一。国内外研究工作表明，利用光电传感器可以自动检测出焊接过程中因激光功率、焊接速度、焦点位置、喷嘴至工件表面距离、对接间隙等工艺条件的波动引起的焊缝熔深和成形质量的变化，不仅可以诊断出诸如咬边、烧穿、驼峰等焊缝成形缺陷，而且在一定工艺条件下还可以检测焊缝内部质量，例如，气孔倾向的严重程度。

3.2激光焊接过程控制。激光焊接过程控制的主要内容就是对焊接工艺参数的控制。在激光焊接时，光束焦点位置是影响激光深熔焊质量最关键而又最难监测和控制的工艺参数之一。在一定激光功率和焊接速度下，只有焦点处于最佳焦点位置范围时，才可获得最大熔深和良好的焊缝成形。偏离这个范围，熔深则下降，甚至破坏稳定的深熔焊过程，变为模式不稳定焊接或热导焊。但实际激光焊接时，存在多种因素影响焦点位置的稳定性，包括因非平面工件和焊接变形引起的焊接喷嘴一工件距离变化，激光器窗口、聚焦镜等元件热透镜效应引起焦点位置的变化，以及光束在飞行光路中不同位置引起焦点位置的变化等。如何迅速确定激光焦点位置并将其控制在合适的范围，一直是激光焊接迫切要求解决而又难度很大的课题。

4.结束语