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第1章 激光加工物理基础 1

1.1 激光物理基础 1

1.1.1 激光产生的机理 1

1.1.2 激光光束的特性 9

1.1.3 激光器的输出特性及其对激光加工的影响 11

1.1.4 激光加工中常用的激光技术 16

1.1.5 激光加工的特点 22

1.2 激光与物质的相互作用 23

1.2.1 激光与物质相互作用的物理基础 23

1.2.2 金属材料对激光的吸收 27

1.2.3 非金属材料对激光的吸收 29

1.2.4 光致等离子体 32

1.2.5 激光防护 33

1.3 激光加工用激光器 43

1.3.1 Nd:YAG激光器 43

1.3.2 CO2激光器 48

1.3.3 准分子激光器 52

1.3.4 半导体激光器 54

1.3.5 光纤激光器 58

1.3.6 其他激光器 62

1.4 激光加工用光学系统 64

1.4.1 激光光学元件 64

1.4.2 光学聚焦系统 66

1.4.3 光学匀光系统 68

1.4.4 光学导光系统 70

1.5 激光加工用数控系统 72

1.5.1 龙门式激光加工系统 72

1.5.2 飞行光学加工系统 73

1.5.3 精密坐标加工系统 74

1.5.4 激光加工用机器人 75

参考文献 76

第2章 激光打标技术 77

2.1 振镜式激光打标技术 78

2.1.1 振镜式激光打标技术原理 82

2.1.2 振镜式激光打标的误差及修正 83

2.1.3 振镜式激光打标开关激光信号的调整 84

2.1.4 振镜式打标机构的三维加工 86

2.1.5 振镜式激光打标技术的典型应用 88

2.1.6 激光飞行打标技术 91

2.2 掩模式激光打标技术 100

2.2.1 掩模式激光打标的原理与光学系统 100

2.2.2 掩模板的制备 101

2.2.3 掩模式激光打标应用举例 101

2.3 点阵式激光打标技术 102

2.3.1 数字点阵式激光打标机 102

2.3.2 激光头移动式点阵激光打标机 102

2.3.3 利用激光焊接机、切割机打标 103

2.4 激光打标技术的发展 104

参考文献 105

第3章 激光焊接技术 107

3.1 概述 107

3.2 激光焊接原理 107

3.2.1 激光热传导焊接 108

3.2.2 激光深熔焊接 108

3.3 激光焊接工艺参数的作用与实验选择 110

3.3.1 激光焊接工艺的主要参数 110

3.3.2 激光焊接主要参数的选择 110

3.4 激光焊接实用举例 116

3.4.1 新型电池的激光焊接 116

3.4.2 精密仪表零件的激光焊接 123

3.4.3 激光焊接在汽车制造业中的应用 127

3.4.4 激光自动焊接 132

3.5 激光焊接技术的发展前景 134

参考文献 135

第4章 激光切割技术 137

4.1 概述 137

4.2 连续激光切割的基础 137

4.2.1 连续激光切割材料的特点 137

4.2.2 连续激光切割材料的机理及分类 138

4.2.3 影响连续激光切割质量的因素 139

4.3 常用材料的激光切割特性 144

4.3.1 金属板材的激光切割 144

4.3.2 非金属材料的激光切割 146

4.4 连续CO2激光的特色应用 147

4.4.1 钣金件激光切割 147

4.4.2 非金属板材的激光切割 150

4.4.3 特殊高质量部件的激光切割 151

4.4.4 三维激光切割 156

4.5 脉冲固体激光切割应用 156

4.5.1 微喷水波导激光切割应用 156

4.5.2 紫外脉中激光切割高精度模板 158

4.5.3 脉冲激光的其他微加工应用 160

4.6 连续固体激光应用于材料切割 160

4.6.1 大功率片状激光器 161

4.6.2 大功率光纤激光器 161

参考文献 162

第5章 激光热处理技术 164

5.1 激光淬火技术 164

5.1.1 概述 164

5.1.2 激光淬火理论基础 165

5.1.3 发动机缸套激光淬火 170

5.1.4 齿轮的激光淬火 174

5.1.5 轴类零件的激光淬火 178

5.1.6 模具的激光淬火 180

5.2 激光熔覆技术 181

5.2.1 概述 181

5.2.2 激光熔覆工艺 182

5.2.3 常用激光熔覆材料 184

5.2.4 激光熔覆层的表面性能 189

5.2.5 激光熔覆层裂纹分析 191

5.2.6 激光熔覆的应用 193

5.3 激光毛化技术 194

5.3.1 概述 194

5.3.2 激光毛化原理 195

5.3.3 激光毛化装置及工艺 198

5.4 激光表面合金化技术 200

5.4.1 概述 200

5.4.2 表面合金化的强化机制 201

参考文献 205

第6章 激光雕刻技术 207

6.1 激光雕刻原理 207

6.1.1 激光雕刻的基本原理 207

6.1.2 激光雕刻机的一般构造 209

6.1.3 激光雕刻方法 214

6.1.4 金属材料的激光雕刻 218

6.1.5 非金属材料的激光雕刻 221

6.2 激光雕刻在印染业中的应用 221

6.2.1 印刷辊筒的激光雕刻 221

6.2.2 纸箱印字版的激光雕刻 225

6.3 激光在印章、证卡业中的应用 227

6.3.1 印章的激光雕刻 227

6.3.2 激光雕刻防伪证卡 229

6.4 激光雕刻在工艺品中的应用 230

6.4.1 激光雕刻木材制品 230

6.4.2 激光雕刻工艺陶瓷 231

6.4.3 激光雕刻皮革 232

6.5 激光内雕技术 232

6.5.1 内雕用激光器 233

6.5.2 玻璃体的激光内雕技术 233

参考文献 235

第7章 激光打孔技术 237

7.1 激光打孔原理 237

7.1.1 激光打孔基本原理 237

7.1.2 激光打孔设备 242

7.1.3 激光打孔的精度分析 245

7.1.4 激光打孔的辅助工艺 254

7.2 激光打孔实例 256

7.2.1 喷丝头打孔 256

7.2.2 喷油嘴打孔 256

7.2.3 宝石轴承打孔 257

7.3 激光打孔与精密切割 258

7.3.1 金刚石片打孔切割 258

7.3.2 不锈钢管打孔切割 258

参考文献 260

第8章 飞秒激光加工技术 261

8.1 概述 261

8.2 飞秒激光微加工机理 262

8.2.1 飞秒激光微加工的多光子吸收 262

8.2.2 多光子吸收的阈值 262

8.2.3 飞秒激光微加工的实现原理 262

8.2.4 飞秒激光表面加工机理 263

8.2.5 透明材料内部微加工机理 263

8.2.6 双光子聚合机理 263

8.3 飞秒激光加工特点 264

8.3.1 等离子体屏蔽的回避 264

8.3.2 热扩散损失的回避 264

8.4 飞秒激光加工应用 264

8.4.1 飞秒激光的材料去除加工 264

8.4.2 飞秒激光脉冲对透明介质的材料去除微加工 272

8.4.3 飞秒激光对透明材料内部的三维加工和改性 273

8.4.4 双光子聚合 277

8.5 飞秒激光微纳加工系统 278

8.5.1 飞秒激光微纳加工系统的组成 278

8.5.2 飞秒激光加工用光源 279

8.5.3 飞秒激光参数的测定 280

8.5.4 飞秒激光加工的探测方法 282

8.6 飞秒激光加工研究及进展 282

8.6.1 国际飞秒激光加工的发展现状 282

8.6.2 我国飞秒激光加工的发展现状 283

8.6.3 微纳米加工用飞秒激光器发展趋势 283

参考文献 283

第9章 激光快速成型技术 284

9.1 激光快速成型制造原理及应用 284

9.1.1 激光快速成型制造原理 284

9.1.2 微机控制激光快速成型 288

9.1.3 激光快速成型的应用 292

9.2 激光快速成型法 294

9.2.1 光敏树脂法 295

9.2.2 叠层法 302

9.2.3 烧结法 306

参考文献 311

第10章 最新激光加工技术 312

10.1 激光修补 312

10.1.1 激光微调 312

10.1.2 存储器激光冗余修正 313

10.1.3 掩模版激光修补 314

10.2 激光光刻 314

10.3 激光清洗 315

10.3.1 轮胎模具激光清洗 315

10.3.2 硅片激光辅助清洗 316

10.3.3 激光清洗聚酰亚胺薄膜 317

10.3.4 集成电路组件激光消闪 317

10.3.5 集成电路组件激光退标 317

10.3.6 大型天文望远镜的清洗 318

10.3.7 磁头滑座空气轴承的清洗 318

10.3.8 艺术品激光清洗 318

10.3.9 激光脱漆 318

10.3.10 激光除锈和去氧化皮 321

10.3.11 激光去油脱脂 321

10.4 激光划片 321

10.5 激光引致分离 322

10.5.1 传统的玻璃和玻璃制品的切割方法 322

10.5.2 玻璃和玻璃制品的激光熔化切割方法 322

10.5.3 玻璃的第二代激光切割法 322

10.5.4 玻璃的第三代激光切割法——双激光法 324

10.6 激光加工高密度柔性线路板 325

10.7 脉冲激光溅射沉积薄膜技术 326

10.8 激光辅助化学气相沉积 326

10.9 激光强化电镀 327

10.10 激光退火非晶硅 327

参考文献 328