《先進激光加工技術》從激光加工設備、過程控制、材料加工、工藝技術等方面,論述了激光材料加工的相關應用技術。內容既包括激光材料加工中相對成熟的應用技術,如激光焊接、激光切割、激光打孔等,同時還涉及眾多前沿應用技術領域,如半導體激光材料加工、短脈沖制孔技術等。全書包括12章,相關應用技術按專題展開。
《先進激光加工技術》可供工程技術人員、激光材料加工領域科研人員、材料學專業(yè)科研人員參考閱讀,也可作為激光設備研發(fā)人員、光學科研人員、激光應用物理學等相關領域科技人員的參考書。
激光加工技術是21世紀最重要的先進制造技術之一,具有非接觸、能量精確可控、材料適應性廣、柔性強、質量優(yōu)、資源節(jié)約、環(huán)境友好等綜合優(yōu)勢,既可用于大批量高效自動化生產,又適用于多品種、小批量加工,甚至個性化產品的定制,因此成為傳統(tǒng)制造業(yè)改造升級不可或缺的重要技術。高能束流加工技術在工業(yè)中所占的比重已成為衡量一個國家工業(yè)制造水平高低的重要指標之一,是研制生產高、精、尖武器裝備的關鍵技術,對保障國家安全和促進國民經濟發(fā)展具有重要意義。經過多年的發(fā)展,激光加工技術已經發(fā)展為高能束流加工技術在焊接與去除、表面工程和增材制造(3D打。┤笾圃旒夹g領域重要的技術手段之一,形成了焊接、切割、制孔、快速成形、刻蝕、微納加工、表面改性、噴涂及氣相沉積等多種門類技術,在航空、航天、船舶、兵器、核能、交通、醫(yī)療等諸多領域發(fā)揮著重要的作用。
為了推動激光加工技術在相關領域的推廣和應用,加速我國激光加工技術人才培養(yǎng),作者在所在單位中國航空工業(yè)集團公司北京航空制造工程研究所(簡稱北京航空制造工程研究所)和高能束流加工技術重點實驗室的大力支持和幫助下,總結作者所領導的團隊多年來從事激光加工技術研究、應用的經驗和部分成果,編寫成本書。
本書重點從激光加工設備、過程控制、材料加工、工藝技術等方面,系統(tǒng)歸納激光材料加工的相關應用技術。內容既包括激光材料加工中相對成熟的應用技術,如激光焊接、激光切割、激光打孔,同時還涉及眾多前沿應用技術領域,如半導體激光材料加工、短脈沖制孔技術等。該書不僅可以作為工程技術人員、激光材料加工領域科研人員、材料學專業(yè)科研人員參考應用,而且對于激光設備研發(fā)人員、光學科研人員、激光應用物理學相關領域的科技人員,也具有很高的參考價值。
本書的內容安排旨在解決激光材料加工領域的相關工程應用技術難點,為讀者提供從基礎理論、工藝過程、應用技術等多方面的支持,涉及的加工材料包括金屬材料、陶瓷材料、半導體材料和其他材料。全書共包括12章,激光材料加工的相關應用技術按專題展開。
本書是一本激光材料加工技術的專業(yè)技術書籍,涉及的專項技術領域全面,包括激光加工共性技術、宏觀激光加工技術等。內容設置不僅考慮各種激光加工技術的基礎理論,而且重點分析基礎理論、材料作用機理背后的工藝相關性和加工過程技術,突出該書的工程應用價值。本書部分激光材料加工專項涉及航空、航天等裝備制造關鍵技術,如激光精密制孔、激光快速造型等,具有重要的參考價值。
鞏水利,男,1985年畢業(yè)于沈陽工業(yè)大學焊接專業(yè).2001年獲得西安交通大學材料科學與工程專業(yè)工學博士學位。中國航空工業(yè)集團公司特種加工技術首席專家,北京航空制造工程研究所副總工程師,高能束流加工技術重點實驗室常務副主任,享受國務院“政府特殊特貼”。中國航空研究院教授、博士生導師;華中科技大學教授、博士生導師;大連理工大學、北京工業(yè)大學和沈陽航空航天大學兼職教授。國際焊接學會航空專委會主任,中國焊接學會高能束流和特種焊接委員會主任,中國特種加工學會增材制造專委會副主任,中國光學學會激光加工委員會常委,《激光加工》雜志編委。
主要從事高能束流與特種能場制造技術研究,研究方向包括:高能束流與特種能場的特性.檢測及調制、復合與優(yōu)化;高能束流、特種能場與材料的相互作用機理:高能束流與特種能場制造的新原理.新工藝、新方法及其應用;高能束流與特種能場過程穩(wěn)定性機制與質量控制原理和方法。
自工作以來,共獲部委級科學技術進步獎14項,其中一等獎2項,二等獎1項.獲得技術專利26項,在國內外刊物發(fā)表論文120余篇。
第1章 激光材料加工概述
1.1 激光產生的基本原理
1.1.1 基本概念
1.1.2 激光產生的基本條件
1.2 激光束的特性
1.3 激光材料加工
1.3.1 激光材料加工基本原理
1.3.2 激光材料加工基本特點
1.3.3 激光材料加工分類
1.3.4 激光加工技術在航空工業(yè)中的應用
第2章 激光與材料的相互作用
2.1 引言
2.2 材料表面對激光的吸收與加熱
2.2.1 材料宏觀光學常量與激光吸收之間的關系
2.2.2 激光在材料中的微觀吸收機理
2.2.3 激光吸收率
2.2.4 激光熱源模型及其在固體材料中產生溫度場
2.3 激光作用材料的熔化和汽化
2.3.1 激光作用下材料的淺層熔化
2.3.2 激光作用下材料的深層熔化
2.3.3 激光作用下材料的小孔現(xiàn)象與液態(tài)質量遷移
2.3.4 激光作用下材料的汽化
2.3.5 激光作用下材料的后退速度與氣態(tài)質量遷移
2.4 激光誘導等離子體及其力學效應
2.4.1 激光等離子體產生機制
2.4.2 等離子體對激光的吸收和激光等離子體屏蔽現(xiàn)象
2.4.3 激光支持的吸收波
2.4.4 激光與材料表面的沖量耦合
2.5 激光作用材料組織相變
第3章 材料加工類激光器設備
3.1 前言
3.1.1 激光器的組成
3.1.2 激光器的分類
3.2 常用激光器的原理與結構
3.2.1 He-Ne激光器
3.2.2 C02激光器
3.2.3 Nd:YAG固體激光器
3.2.4 光纖激光器
3.2.5 碟片激光器
第4章 激光材料加工系統(tǒng)組成
4.1 引言
4.2 激光器
4.3 光路整形與傳輸系統(tǒng)
4.3.1 光路整形系統(tǒng)
4.3.2 光束傳輸系統(tǒng)
4.4 運動軌跡控制與操作系統(tǒng)
4.5 典型激光材料加工系統(tǒng)與設備
4.5.1 大功率C02激光多功能加工設備
4.5.2 大功率YAG激光焊接平臺
4.5.3 雙光束激光焊接系統(tǒng)——基于機器人激光雙光束填絲焊接系統(tǒng)
4.5.4 先進激光切割設備——大型數(shù)控五軸聯(lián)動光纖激光切割機
4.5.5 激光制孔設備
4.5.6 激光增材制造設備
4.5.7 激光沖擊強化設備
第5章 激光產品危害及材料加工安全防護
5.1 激光產品危險等級分類
5.1.1 第1類激光設備
5.1.2 第Ⅱ類激光設備
5.1.3 第Ⅲa類激光設備
5.1.4 第Ⅲb類激光設備
5.1.5 第Ⅳ類激光設備
5.2 激光危害
5.3 激光安全使用的防護標準和措施
……
第6章 激光焊接技術基礎
第7章 典型鈦合金激光焊接技術及其應用研究
第8章 鋁合金激光焊接技術及其應用研究
第9章 激光表面處理技術
第10章 激光增材制造技術
第11章 激光切割技術
第12章 激光制孔技術
參考文獻