激光制造工艺：基础、展望和创新应用实例PDF电子书下载

第1章 绪论 1

文献 3

第2章 电磁射线在工件表面的行为 4

2.1 Fresnel公式 4

2.1.1 Fresnel吸收公式 6

2.1.2 Fresnel公式，Brewster效应 7

2.1.3 全反射 8

2.2 激光技术中Fresnel公式的特殊应用 9

2.2.1 Brewster效应 9

2.2.2 全反射 9

文献 9

第3章 工件对激光的吸收 10

3.1 现象描述 11

3.1.1 相互联系 12

3.1.2 波公式 13

3.1.3 零件的几何形状 13

3.1.4 边界条件 13

3.2 非导体 14

3.2.1 电偏振 15

3.2.2 离子偏振 16

3.2.3 塑性材料中的填充材料 18

3.3 等离子体的介电性能 18

3.3.1 无碰撞等离子体 19

3.3.2 碰撞决定的等离子体 20

3.4 金属材料的吸收 22

3.5 Drude吸收模型 23

3.6 金属材料的吸收率及其与温度的关系 25

3.7 表面状态的影响 28

文献 30

第4章 能量传递和热传导 31

4.1 能量传递公式 31

4.2 热传导机制 32

4.3 具有常数系数以及Green函数的热传导公式 33

4.3.1 点热源 35

4.3.2 线热源 36

4.3.3 横向无限膨胀表面热源 38

4.3.4 横向无限膨胀体积热源 41

4.3.5 高斯光强分布 42

4.3.6 有限材料厚度 42

4.4 热物理常数与温度的关系 43

4.5 短脉宽时的热传导 44

文献 44

第5章 热力学 46

5.1 弹性变形 46

5.1.1 同轴加载 47

5.1.2 同轴应变 47

5.2 热致应力 47

5.3 塑性变形 48

5.3.1 塑性变形举例 49

文献 49

第6章 相变 50

6.1 铁碳相图 50

6.1.1 纯铁 50

6.1.2 铁碳混合 52

6.2 珠光体组织硬化 54

6.2.1 碳的扩散 54

文献 56

第7章 熔池流态 57

7.1 质量、动量和能量平衡 57

7.2 边界条件 58

7.3 平面流势 60

7.3.1 源熔流和偶极熔流 60

7.3.2 柱体周围的熔流 61

7.4 层状边界层流 63

7.4.1 摩擦决定的边界层流 65

7.4.2 惯性决定的边界层流 66

文献 67

第8章 光致蒸发 68

8.1 热动态平衡中的蒸发压力 68

8.2 蒸发率 69

8.3 光致蒸发过程中的粒子和能量平衡 72

8.4 采用燃烧波描述蒸发过程 75

8.5 蒸发和Knudsen层的动态描述 78

文献 80

第9章 等离子物理 81

9.1 Debye半径和定义 83

9.2 等离子热动力学以及静力学的几个结果 85

9.2.1 理想等离子的状态数 86

9.2.2 理想等离子的状态参数 88

9.2.3 Coulomb纠偏 89

9.2.4 质量作用法则以及Saha公式 91

9.3 等离子体的传递性能 94

9.4 电磁波与等离子体的相互作用 98

9.5 非平衡过程 103

9.6 LTE模型中的等离子辐射 106

9.6.1 线性辐射 107

9.6.2 两个连接状态之间过渡区的吸收 108

9.6.3 线性辐射的辐射能量 108

9.6.4 线性轮廓 109

9.6.5 轫致辐射 110

9.6.6 复合辐射 110

9.6.7 仪器影响 111

文献 111

第10章 激光光源 113

10.1 CO2激光器 113

10.1.1 基本原理 113

10.1.2 结构 113

10.2 Nd：YAG激光器 115

10.2.1 基本原理 115

10.2.2 结构 115

10.3 半导体激光器 117

10.3.1 基本原理 117

10.3.2 结构和性能 118

10.4 准分子激光器 121

10.4.1 基本原理 121

10.4.2 结构 122

文献 123

第11章 表面技术 124

11.1 激光相变硬化 124

11.1.1 目的 124

11.1.2 工艺 125

11.1.3 物理基础 128

11.1.4 应用研究 128

11.1.5 工业应用实例 131

11.2 激光重熔 135

11.2.1 物理基础 136

11.2.2 工艺 139

11.2.3 应用研究 140

11.2.4 工业应用实例 142

11.3 激光抛光 143

11.3.1 目的 143

11.3.2 工艺 144

11.3.3 设备 146

11.3.4 应用举例 147

11.4 熔覆 149

11.4.1 目的 149

11.4.2 工艺 149

11.4.3 材料技术 152

11.4.4 应用 153

11.5 合金化和弥散化 155

11.5.1 目的 155

11.5.2 物理基础 156

11.5.3 工艺 157

11.5.4 应用研究 158

11.5.5 应用举例 161

11.6 激光脉冲沉积工艺 161

11.6.1 物理基础 162

文献 166

第12章 热变形技术 168

12.1 弯曲 168

12.1.1 引言 168

12.1.2 过程模型 169

12.1.3 变形研究 173

12.1.4 激光微变形技术在继电器生产中的应用 173

文献 176

第13章 快速成形技术 178

13.1 激光选区烧结 178

13.1.1 引言 178

13.1.2 塑性粉末的激光选区烧结 178

13.1.3 金属材料间接激光选区烧结 179

13.1.4 金属材料直接激光选区烧结 180

13.1.5 激光选区熔化 181

13.2 激光生长技术 183

13.2.1 介绍 183

13.2.2 激光生长零件的性能 184

13.2.3 CAD/NC结合 187

13.2.4 应用范围 188

13.2.5 修复 190

13.3 立体印制 191

13.4 层加工技术 193

13.5 非激光支持快速成形工艺 194

13.5.1 固相结合技术 194

13.5.2 熔覆沉积制造技术 196

13.5.3 三维印刷技术 197

13.5.4 层铣削技术 198

文献 199

第14章 连接技术 200

14.1 金属材料的焊接 200

14.1.1 热导焊 200

14.1.2 深熔焊 205

14.1.3 激光复合焊 208

14.2 热缩性材料的激光焊接 213

14.2.1 目标 213

14.2.2 工艺基础 214

14.2.3 应用研究 217

14.2.4 工业应用 218

14.2.5 小结 220

14.3 钎焊 220

14.3.1 物理基础 221

14.3.2 工艺 222

14.3.3 工业应用 224

14.4 微小件焊接 224

14.4.1 引言 224

14.4.2 工艺和结果 225

文献 229

第15章 去除和打孔技术 232

15.1 单脉冲打孔 232

15.1.1 物理基础 233

15.1.2 工艺 236

15.1.3 应用 236

15.1.4 应用举例 238

15.2 叩击打孔 240

15.2.1 物理基础 240

15.2.2 工艺 242

15.2.3 应用 243

15.2.4 应用举例 244

15.3 环转打孔 244

15.3.1 工艺 245

15.3.2 应用 246

15.3.3 应用举例 247

15.4 微结构化 248

15.4.1 引言 248

15.4.2 微结构化中的光束变换 248

15.4.3 对激光的吸收 250

15.4.4 应用举例 252

15.5 清洗 253

15.5.1 工艺 253

15.5.2 应用举例 254

文献 257

第16章 分离技术 260

16.1 激光助燃切割 260

16.1.1 引言 260

16.1.2 助燃切割对功率的要求和供给 260

16.1.3 火焰助燃切割 261

16.1.4 工艺原理 263

16.1.5 燃烧稳定的激光助燃切割 265

16.2 熔化切割 266

16.2.1 基础 266

16.2.2 工艺参数 267

16.2.3 带有反射光学系统和火焰喷嘴的熔化切割 270

16.2.4 应用举例 272

16.3 高速切割 272

16.3.1 基础 272

16.3.2 工艺 274

16.3.3 应用举例 275

16.4 升华切割 275

16.4.1 引言 275

16.4.2 激光升华切割的能量平衡 276

16.4.3 非金属材料升华切割的应用举例 277

16.5 激光精细切割 279

16.5.1 引言和应用范围 279

16.5.2 工艺基础 279

16.5.3 所用光源 281

16.5.4 应用举例 281

文献 283

第17章 系统技术 285

17.1 过程监控 285

17.1.1 目的 285

17.1.2 工艺的分类 285

17.1.3 加工前以及加工后的过程监控 286

17.1.4 原位过程监控 287

17.1.5 带有空间测量功能的过程监控 290

17.1.6 具有视觉传感功能的过程监控 291

17.2 激光加工数控设备 297

17.2.1 设备模型 297

17.2.2 基本组成部分 299

17.2.3 激光加工数控设备的功能扩展 305

文献 311

第18章 激光测量技术 315

18.1 光三角法 315

18.1.1 引言 315

18.1.2 几何参数的测量 316

18.1.3 光三角传感器的Scheim飞行条件以及特征线 317

18.1.4 应用举例 319

18.1.5 经济意义 324

18.2 相干法 325

18.2.1 Michelson干涉仪 326

18.2.2 Mach-Zehnder干涉仪 328

18.2.3 Fizeau干涉仪 330

18.2.4 Speckle干涉法 330

18.2.5 白光干涉仪 332

18.3 光致荧光法 335

18.3.1 荧光基础 335

18.3.2 生物科学中的荧光标记 338

18.3.3 光致荧光的经济意义 342

18.4 共焦显微术 342

18.4.1 目的 342

18.4.2 基础 343

18.4.3 分辨能力 344

18.4.4 应用举例 345

18.4.5 共焦双光子显微镜 346

18.5 光学存储介质的扫描系统 347

18.5.1 目的 347

18.5.2 物理基础 347

18.5.3 扫描系统的技术实现 348

18.5.4 DVD的进展 349

18.6 激光发射光学显微术 351

18.6.1 工艺目标 351

18.6.2 基础 352

18.6.3 工艺描述 354

18.6.4 时间分辨光谱仪 356

18.6.5 数据处理 357

18.6.6 测量范围 358

18.6.7 应用举例 359

文献 361

附录A 光学 366

A.1 Fresnel公式的推导 366

A.2 等离子体的介电性能 368

A.3 通过复数描述电磁场 370

文献 371

附录B 连续体力学 372

B.1 坐标系统和变形梯度 372

B.2 变形 373

B.3 时间导数 376

B.4 Reynold的传输理论 377

B.5 质量平衡 378

B.6 动量平衡 378

B.7 材料公式 380

B.7.1 弹性体 380

B.7.2 牛顿流体 381

B.8 能量公式 382

B.9 能量传输计算中几个重要数学公式的总结 385

B.9.1 空间积分 385

B.9.2 时间积分 387

B.9.3 误差函数 388

B.9.4 指数积分 388

B.10 金属中的扩散 388

文献 390

附录C 光致蒸发 391

C.1 Clausius-Claperyon公式 391

C.2 与温度相关的蒸发焓 392

C.3 速度转矩 393

文献 393

附录D 等离子物理 394

D.1 热动力学的几个结果 394

D.2 多次加载离子的概括 396

文献 397