激光、电子束、离子束三束区别

电子束、离子束、激光束是表面工程领域内的三大载体，号称三束改性。都具有高能量密度特性。

顾名思义电子束加工是以激发电子作为载体，离子束则以离子。离子束加工是一种元素注入过程，具有辐照损伤、喷丸作用、表面压缩、形成表面非晶态，形成弥散化合物质点等效应，而电子束与激光束的主要作用在高能量，没有辐照、表面压缩等特性。

电子束、离子束、激光束是表面工程领域内的三大载体，号称三束改性。都具有高能量密度特性。

顾名思义电子束加工是以激发电子作为载体，离子束则以离子。离子束加工是一种元素注入过程，具有辐照损伤、喷丸作用、表面压缩、形成表面非晶态，形成弥散化合物质点等效应，而电子束与激光束的主要作用在高能量，没有辐照、表面压缩等特性

电子束聚焦点最细最深，激光束次之，离子束最粗。

电子束聚焦直径（打孔）最小可以小于1um。

电子束由电子组成，而离子束一般由金属粒子组成，本质的原理是一样的。都有溅射作用，对样品损伤也没一定的规律。但对于石英材料来讲，损伤很明显。电子束不会造成成分污染，但离子束会，相当于离子注入。

3.加工特点：电子束：

（1）.束径小、能量密度高；

（2）.非接触加工，加工过程中工具与加工工件之间不存在明显的机械切削力，不产生宏观应力和变形；

（3）.被加工对象范围广；

（4）.电子束能量高，加工速度快、效率高；

（5）.电子束加工需要一套专用设备和真空系统，价格昂贵。离子束：

（1）.加工精度和表面质量高；（2）.加工材料广泛；（3）.加工方法丰富；

（4）.性能好，易于实现自动化；

（5）.应用范围广泛，可根据加工要求选择。激光束：

（1）.加工精度高；（2）.加工材料范围广；（3）.加工性能好；

（4）.加工速度快、效率高；（5）.价格昂贵

加工方法：电子束;

（1）.电子束扫描曝光；（2）.电子束投影曝光；（3）.电子束表面改性。离子束：（1）.离子束溅射去除加工；（2）.离子束溅射镀膜加工；（3）.离子束注入加工；（4）.离子束曝光加工。

激光束：

（1）.加工精度高；（2）.加工材料范围广；（3）.加工性能好；

（4）.加工速度快、效率高；（5）.价格昂贵。

材料表面改性目的和意义

材料表面改性是指不改变材料整体（基体）特性，仅改变材料近表面层的物理、化学特性的表面处理手段，材料表面改性也可以称为材料表面强化处理。

现代材料表面改性目的：是把材料表面与基体看作为一个统一的系统进行设计与改性，以最经济、最有效的方法改变材料近表面层的形态、化学成份和组织结构，赋予新的复合性能，以新型的功能，实现新的工程应用。

因此，现代材料表面改性一是可以使材料表面获得更好的表面特性，有效地延长零件使用寿命；二是可以用性能较差的合金钢代替优质合金钢，以节省优质合金钢材料；三是可以研制出新颖材料。这种多功能综合化，用于提高材料表面性能的各种现代表面改性技术统称为现代表面改性技术。现代表面改性技术适用于金属及其合金、陶瓷、玻璃、聚合物及半导体材料等多种现代材料。现代材料表面改性技术的发展

现代材料表面改性技术是一门由多种学科发展而来的技术组合，其发展经历了很长，很复杂的过程。传统的表面改性技术，如表面热处理、表面渗碳等已有上百年的历史了。上世纪50年代高分子涂装技术有了非常大的发展，由古老的刷涂、空气喷涂发展为静电喷涂、流化床涂装、电泳涂装及静电涂装。

60年代以来，传统的淬火已由火焰加热发展为高频加热。后来，激光器与电子束装置的应用，出现了激光束、电子束的淬火技术。

电镀是一门古老的表面改性技术，相当长时间，电镀只能镀覆纯金属模，目前已能镀覆多种合金，也可以在表面上镀陶瓷和金刚石粉末，以增加表面的抗磨性。70年代以来，化学镀有了很大的发展，它已成为一个有效的镀覆手段。

近30年来，热喷涂得到了迅速的发展，国内外形成了一种热喷涂技术热，使它在多种工业部门得到了广泛应用，而且发展出多种类型的热喷涂技术。

激光束、电子束成功地应用于现代材料表面改性，出现了如激光表面涂敷、激光表面合金化、激光表面淬火、电子束表面淬火、表面镀膜等等多种现代材料表面改性技术。

激光表面改性激光束的能量密度非常高，因而当它照射在物体表面时能够产生106~108K/cm非常高的温度梯度，使表面迅速熔化。移去热源时，冷的基体又会使熔化部分以109~1011K/s的速度冷却，使表面迅速凝固。由于激光的这种特性，它可用于材料的激光相变、激光表面合金化与激光熔覆处理，提高材料表面的硬度、抗磨性、抗蚀性。激光束与金属的相互作用 1.金属对激光的吸收激光束照射金属时，激光束能量会很快转变为金属晶格的动能，从而使金属表层迅速熔化，激光束部分能量被吸收，部分能量被反射。金属对激光的吸收因金属而异，金属的表面状态对于反射率极为敏感，表面越光滑反射率越高，表面杂质和氧化物会使反射率急剧变化。激光透入金属的深度仅为表面下10-5cm的范围，所以激光对金属的加热可看作是一种表面热源，在表面层光能变为热能，此后，热能按热传导规律向金属深处传导。

图6.10各种激光加工方法使用的功率密度及时间范围

激光相变硬化

1.激光相变硬化的机理

激光相变硬化得到超高硬度的机理主要是：由于高的加热和冷却速率使生成的马氏体针更加细化。例如，Cr12中一般淬火的马氏体针长度约，而激光淬火后马氏体针长度约。2激光相变硬化的特点加热和冷却速率高：加热速率可达105~109 0C/s，对应的加热时间为10-3~10-7 s，冷却速率可达104~107 0C/s。扫描速率越快，冷却速率也越快。高硬度：激光淬火层的硬度比常规淬火层提高15%~20%。变形小：激光淬火表面有很大的残余压应力（可达4000MPa），有利于提高疲劳强度。由于加热层薄，加热激光快，即使很复杂的零件，变形也非常小。表层显微组织：由于激光加热速率极快，相变在很大的过热度下进行，形核率很大。因加热时间又很短，碳原子的扩散及晶粒的长大受到限制，所以得到的奥氏体晶粒小而不均匀。冷却速率也比使用任何淬火剂都快，因而易得到隐针或细针马氏体组织。3激光熔化淬火

如果提高激光功率，或减小光束直径、减小扫描速率，对金属扫描时，表面薄层被熔化，当光束离开时，由于冷的基体的散热作用，会产生固相相变硬化所类似的冷却作用，使表层可产生一层液体金属的激冷组织，这种硬化技术可称为激光熔化淬火。

4激光非晶化

激光处理的急剧冷却速率是获得非晶态金属的一个重要手段，它也被称为激光上釉。非晶体合金与对应的晶体相比，强度、韧性和硬度都高，导磁性可与镍铁铝超级导磁合金媲美，电阻为晶体的2~3倍，耐蚀性超过不锈钢，但耐疲劳性不及晶体。

这种工艺已成功地用于在航空发动机涡轮盘表面形成一非晶态层，使其重量减轻50%。 5激光退火激光退火用于半导体材料。 6.激光冲击硬化激光冲击硬化是以107W/mm2以上的高功率密度的脉冲激光照射金属表面，使金属表面急剧气化，形成的冲击波反作用于表面使表面硬化。冲击波的力量可达104Pa，从而使表面产生强烈的塑性变形，增加位错的密度，提高材料的强度及疲劳寿命。

激光表面合金化与激光熔覆

激光表面合金化激光表面合金化的基本目的也是为了提高表面的耐磨、防腐等性能。激光表面合金化是指：把合金元素、陶瓷等粉末以一定方式涂覆到金属基体表面上，通过激光加热使涂覆层与基体表面共熔而混合，形成表面特种合金层。它是通过熔化表面涂覆层A和部分基体B把涂覆层元素可控制地结合入基体B中，液态混合之后将发生快速的再凝固，从而使合金元素被结合到基体表面附近。激光表面熔覆

激光表面熔覆是指：在金属基体表面上预涂一层金属、合金或陶瓷粉末，在进行激光重熔时，控制能量输入参数，使添加层熔化并使基体表面层微熔，从而得到一外加的熔覆层。激光表面熔覆与激光表面合金化的不同在于基体表面层微熔而添加物全熔，这样一来避免了熔化基体对添加层的稀释，可获得具有原来特性和功能的强化层。

电子束表面改性

电子束表面改性原理

电子束照射到材料表面时，入射电子会同材料的原子核及电子发生相互作用，由于入射电子与原子核的质量差别特别大，入射电子与原子核的碰撞基本上是弹性碰撞，因此入射电子能量传递主要是通过与基体的电子碰撞实现的，入射电子通过碰撞，入射电子的能量立即以热能形式传递给了点阵原子，入射电子的能量以极快速度沉积在材料表面层，使材料表面表面层迅速熔化，当电子束离开表面后，基体的热传导使熔化表面很快凝固。用电子束照射时，能量沉积仅依赖于入射能量E，并与靶材原子序数（Z）有关，改变电子束的入射角，沉积能量也会随之改变。电子束辐照与激光辐照的主要区别在于最高温度时的深度和最小熔化层厚度不同。电子束辐照时，熔化层至少几微米厚；电子束能量沉积范围较激光辐照大；电子束辐照时的液相温度较激光辐照时低，因而温度梯度较小，而激光加热温度梯度较高，并能保持较长时间。电子束在真空条件下可以象激光一样用于材料表面改性。

电子束表面改性电子束表面改性方法：电子束表面改性方法与激光相类似，电子束表面改性方法包括下列几种：电子束淬火：即利用钢铁材料的马氏体相变进行表面改性。电子束表面合金化：如果提高电子束功率，材料表面会发生熔化，若在熔池中添加合金元素即可以进行电子束合金化。电子束覆层：基材不熔化形成另一种材料的薄层。制造非晶态层：使熔化表面层激冷而获得薄的微晶或非晶态层。电子束改性的特点电子束改性与激光束改性有大致相同的特点，但在下几方面两者又有差异：能量利用率：金属对激光吸收率很低，而对电子束吸收率非常高，甚至可达99%，因此，电子束可获得更高密度的能量沉积。电子束功率可比激光大一个数量级。能量透入深度：激光的能量透入深度很小，一般为，而电子束的能量透入深度大得多，一般为。因此，激光为表面热源，电子束为次表面热源。气氛：激光在大气条件下进行，方便；电子束是在真空条件下进行，工件尺寸受限

制，而可防止氧化。对焦：激光的焦点是固定的，对焦必须移动工件；电子束对焦通过调节聚束透镜的电流即可，很方便。束流偏转：激光必须更换反射镜；电子束可通过电流任意控制。

设备运转成本：激光要比电子束高10倍。电子束改性的应用：电子束主要用于淬火，淬火件的类型有：V型件，如导轨的底板；空心件，如钢套、转动轴件、阀门密封面、精密齿轮表面、工模具等。

2018年全国激光切割机十大品牌

在说全国激光切割机十大排名之前，还要了解的就是在激光行业深圳和武汉一直都是行业领头羊，无论是规模还是技术，这两地的实力都是远超其他区域的。 品牌一：大族激光 深圳大族激光一直都保持着非常强的竞争力，公司实力雄厚，是世界上仅有的几家拥有"紫外激光专利"的公司之一。 品牌二：华工激光 华工科技旗下核心子公司，拥有两个品牌（华工激光和法莱利），华工激光主导产品涵盖全功率系列的激光打标、激光焊接系统、激光切割等激光加工专用设备及等离子切割设备等。 品牌三：瑞尔多激光 公司总部位于武汉光谷，集平面激光切割、激光切管、三维金属非金属激光切割和焊接、激光清洗以及机器人自动折弯机于一体的非标自动化激光设备生产厂家，目前具有多项国际发明专利和国内专利，也是售后服务较为完善的激光企业，全国各地都有驻地办事处。 品牌四：楚天激光 行业领域涉及航天、航空、电子、卫生、冶金、文化等；产品涉及激光焊接、激光打标、激光切割、激光打孔、激光热处理、激光调阻等。也是一家全面激光厂家。 品牌五：团结普瑞玛 位于中国上海，是一家专业生产大功率激光切割、焊接等的公司。在大功率激光切割机方面有优势，但是要知道激光切割机功率增长价格也是几何倍数增长，因此价格相对较高。 品牌六：大汉激光 同样是发展时间短但是实力强劲的激光厂家，集生产、研发、销售的一体，其设备在金属激光切割以及激光雕版方面较为不错。 品牌七：领创激光 领创激光同样是专注于大功率激光加工成套装备的研发、制造和销售，大功率也是实力的体现，但是同前面所说一样，功率高价格也相对较高，是国家级高新技术开发区首批重点引进的高新科技企业。 品牌八：创科源激光 早年在北京，但是为了突破技术瓶颈公司于2008年主体迁入无锡新区专业从事三维激光切割机、平面激光切割机、激光熔覆系统、激光焊接系统的研发与生产，开始南方市场的耕耘。 品牌九：高能激光 只专注于中小功率金属激光切割机的设计与研发，不仅拥有独立自主的研发团队，还具有健全的售后服务团队，并且销量也一直都还不错。 品牌十：金运激光 是以金运激光公司光纤产品线为基础发展起来的，以光纤激光切割机为唯一系列产品的专业生产厂家。唯拓激光拥有一支由光、机、电、软件和工艺专业人员组成的强大研发团队。 激光行业竞争激烈，但是正是因为有着庞大的市场和高强度的竞争压力，才推动着所有的企业不断向更高的水平发展。其实不仅仅是上述十大激光切割机行业领头羊，包括一些普通的厂家都知道行业竞争力大，因此都是开始发展自己的特色，像上面列举的一样，有的专注于小功率、有专注于几千瓦朝上的大功率设备、也有钻研切管的等等。但是真正有实力的都有着霸占市场的野心，无论是激光平面切割还是三维激光切割与焊接，或者是激光打标、清洗等，都有涉及且都有一定的行业硬实力。 总之从目前的2018年激光切割机行业市场来看全国排名靠前的就是这十大企业，在如此大的竞争力下未来是否有所变动就让我们拭目以待吧。

激光焊接应用讲解

激光焊接应用 一、激光焊接的主要特性。 激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。 高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接，在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。 与其它焊接技术相比，激光焊接的主要优点是： 1、速度快、深度大、变形小。 2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。 3、可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。 4、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。 5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。 6、可焊接难以接近的部位，施行非接触远距离焊接，具有很大的灵活性。尤其是近几年来，在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术，使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。 7、激光束易实现光束按时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。 但是，激光焊接也存在着一定的局限性： 1、要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小，焊缝窄，为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺憾。 2、激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。 二、激光焊接热传导。 激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，使金属熔化形成焊接。在激光与金属的相互作用过程中，金属熔化仅为其中一种物理现象。有时光能并非主要转化为金属熔化，而以其它形式表现出来，如汽化、等离子体形成等。然而，要实现良好的熔融焊接，必须使金属熔化成为能量转换的主要形式。为此，必须了解激光与金属相互作用中所产生的各种物理现象以及这些物理现象与激光参数的关系，从而通过控制激光参数，使激光能量绝大部分转化为金属熔化的能量，达到焊接的目的。 三、激光焊接的工艺参数。 1、功率密度。 功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度，在微秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。因此，高功率密度对于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范围在104~106W/CM2。 2、激光脉冲波形。 激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题，尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。 3、激光脉冲宽度。 脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数，也是决定加工设备造价及体积的关键参数。 4、离焦量对焊接质量的影响。 激光焊接通常需要一定的离做文章一，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。 离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离做文章一相等时，所对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池

电子束焊工艺

电子束焊工艺 一、电子束焊的特点电子束焊是利用会聚的高速电子流轰击工件接缝处所产生的热能，使金属熔合的一种焊接方法。电子轰击工件时，动能转变为热能。电子束作为焊接热源有两个明显的特点：（1）功率密度高电子束焊接时常用的加速电压范围为30～150kV，电子束电流20～1000mA，电子束焦点直径约为0.1～1mm，这样，电子束功率密度可达106W/cm2以上。（2）精确、快速的可控性作为物质基本粒子的电子具有极小的质量（9.1×10-31kg）和一定的负电荷（1.6×10-19C），电子的荷质比高达1.76×1011C/kg,通过电场、磁场对电子束可作快速而精确的控制。电子束的这一特点明显地优于激光束，后者只能用透境和反射镜控制，速度慢。基于电子束的上述特点和焊接时的真空条件，电子束焊接具有下列主要优缺点。 优点：1）电子束穿透能力强，焊缝深宽比大。目前，电子束焊缝的深宽比可达到60:1。焊接厚板时可以不开坡口实现单道焊，比电弧焊可以节省辅助材料和能源的消耗。2）焊接速度快，热影响区小，焊接变形小。对精加工的工件可用作最后连接工序，焊后工件仍保持足够高的精度。3）真空电子束焊接不仅可以防止熔化金属受到氧、氮等有害气体的污染，而且有利于焊缝金属的除气和净化，因而特别适于活泼金属的焊接。也常用电子束焊接真空密封元件，焊后元件内部保持在真空状态。4）电子束在真空中可以传到较远的位置上进行焊接，因而也可以焊接难以接近部位的接缝。5）通过控制电子束的偏移，可以实现复杂接缝的自动焊接。可以通过电

子束扫描熔池来消除缺陷，提高接头质量。缺点：1）设备比较复杂、费用比较昂贵。2）焊接前对接头加工、装配要求严格，以保证接头位置准确、间隙小而且均匀。3）真空电子束焊接时，被焊工件尺寸和形状常常受到工作室的限制。4）电子束易受杂散电磁场的干扰，影响焊接质量。5）电子束焊接时产生的X射线需要严加防护以保证操作人员的健康和安全。二、工作原理和分类（1）工作原理电子束是从电子枪中产生的。通常电子是以热发射或场致发射的方式从发射体（阴极）逸出。在25～300kV的加速电压的作用下，电子被加速到0.3～0.7倍的光速，具有一定的动能，经电子枪中静电透镜和电磁透镜的作用，电子会聚 成功率密度很高的电子束。 这种电子束撞击到工作表面，电子的动能就转变为热能，使金属迅速熔化和蒸发。在高压金属蒸气的作用下熔化的金属被排开，电子束就能继续撞击深处的固态金属，很快在被焊工件上“钻”出一个锁形小孔，小孔的周围被液态金属包围。随着电子束与工件的相对移动，液态金属沿小孔周围流向熔池后部，逐渐冷却、凝固形成了焊缝。电子束传送到焊接接头的热量和其熔化金属的效果与束流强度、加速电压、焊接速度、电子束斑点质量以及被焊材料的性能等因素有密切的关系。（2）分类电子束焊的分类方法很多。按被焊工件所处的环境的真空度可分为三种：高真空电子束焊，低真空电子束焊和非真空电子束焊。高真空电子束焊是在10-4～10-1Pa的压强下进行的。良好的真空条件，可以保证对熔池的“保护”防止金属元素

激光切割机原理、优势及国内外发展状况

一、激光切割机原理 激光切割机是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。激光切割机的原理见下图。 二、激光切割的发展现状 1994年湖南大学激光研究所研制成功国内第一台析架式折叠准封离型切割与焊接激光器，并获得国家发明专利。每台设备的售价只有国外产品的1/2. 2003年3月，中科院长春光机与物理研究所研制的“数控激光管材加工设备”，改变了我国石油行业依赖进口设备加工管材的局面。这标志着我国制造先进装备的能力已达到国际先进水平。 济南铸锻所数控机械公司开发制造出国产第一台LC2-18*30型交换式双工作台双边驱动数控精密激光切割机。在设计上突破了两项关键技术，一是解决了轴双边驱动时两个电极的同步问题，二是解决了升降工作台8个气缸的同步问题。 2004年9月，华工科技成功推出第一台国产化高性能激光切割机。 日本目前已拥有CO2激光加工机2万台，约占全球激光加工机总量的1/3，其中80%为激光切割机设备。日本自1995年以来，年生产激光加工机已超过500台左右，其中YAG 激光切割机100多台。全球的高功率数控激光切割成套设备累计拥有量达35000台（套）左右，而我国目前高功率数控激光切割成套设备的拥有量为1500台左右。国产数控激光切割机的主要特点是：价格较低，约是进口价格的1/3，激光器功率较低，一般为1.5KW以下。与国外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，但具有价格方面的优势。 2007年国内大型激光切割设备的销售额达到15亿元，在中低端产品方面基本占领国内市场，并有部分产品出口。但与美国、欧盟、日本等发达国家相比，我国的激光切割设备仍然停留在低端产品阶段，而且高功率激光器、激光专用控制系统、激光光束传输控制、激光切割专有技术等绝大部分核心技术还依赖进口。目前，国际上德国通快TRUMPF公司、瑞士百超BYSTRONIC和意大利PRIMA等国际知名公司已经开发出大功率、大幅面、高速、飞行光路、多维立体、数控自动的激光切割机。在高端激光切割系统领域，我国与国际先进水平存在较大差距，产品基本依赖进口，每年不得不花费数十亿元从国外引进相关技术与设备。如船舶制造业中厚钢板的激光切割设备、三维立体激光切割设备、有色金属激光切割设备等，引进价格昂贵、订货周期长、售后服务无法及时保证，严重制约了我围困民经济的发

离子束加工原理特点及其应用研究

本科课程论文 题目离子束加工原理特点及其应用研 究 学院 专业机械设计制造及其自动化 年级2012 学号 姓名 指导教师 成绩

2014年12 月10 日 目录 1 前言 (1) 2 离子束加工的原理 (2) 3 离子束加工的优缺点 (3) 3.1离子束加工的优点 (3) 3.1.1加工精度高 (3) 3.1.2污染少、无氧化 (3) 3.1.3对材料影响小 (3) 3.2离子束加工的缺点 (3) 4 离子束加工的分类 (3) 4.1离子蚀刻 (3) 4.2离子溅射沉积 (3) 4.3离子镀 (4) 4.4离子注入 (4) 5离子束加工的主要应用 (4) 5.1刻蚀加工的定义及具体应用领域 (4) 5.1.1刻蚀加工的定义 (4) 5.1.2刻蚀加工的应用领域 (4) 5.2离子镀膜加工的定义及具体应用 (4) 5.2.1离子镀膜加工的定义 (4) 5.2.2离子镀膜加工的具体应用 (5) 5.3离子注入加工的定义及具体应用 (5) 6离子束加工应用现状 (5)

7结语 (5) 参考文献 (6)

离子束加工原理特点及其应用研究 摘要:本文分析离子束加工的原理特点，阐述了离子束加工作为加工精度最高的特种加工方法在微电子学领域中特别是纳米加工的重要性。离子束加工按照其所利用的物理效应和达到的目的不同，可以分为四类，即离子蚀刻、离子溅射沉积和离子镀，离子注入。离子束加工作为最近几年才发展起来的特种加工方法，极大的拓宽了人类对微细材料领域的探索；但是离子束加工的潜力还有待继续挖掘；目前因为加工设备费用贵，成本搞，加工效率低，一些技术还处于研发阶段等问题，离子束加工还未能普及。但我们相信未来离子束加工必将被广泛应用，为人类发展带来更多的贡献。 关键词：离子束加工原理分类现状 1 前言 特种加工是现代先进制造工程技术中较为重要和实用的新技术之一，而且获得了较为广泛的应用，它是我国从制造大国过渡到制造强国的重要技术手段之一。经过最近十几年的迅猛发展，各种特种加工方法在生产中的应用日益广泛，无论是在国内还是国外电加工机床年产量的年平均增长率均打打高于金属切削机床的增长率。作为近年来获得较大发展的新兴特种加工方式，离子加工极高的加工精度和加工质量在精密微细加工方面，尤其是在微电子学领域中得到了较多的应用，比如亚微米加工和纳米

电子束焊接技术在工业中的应用和发展

电子束焊接技术在工业中的应用和发展 摘要:本文介绍了电子束焊接及主要特点,总结了近年来电子束焊接在航空航天、电子与仪表、汽车等工业领域中应用现状,并对其发展作了展望。 关键词: 电子束焊接应用现状发展 电子束焊接(EBW)是以高能密度电子束作为能量载体对材料和构件实现焊接和加工的新型特种加工工艺方法和现代焊接技术,自50年代首先应用于核工业,经过四十多年的发展,电子束焊接不仅在一些高新技术领域充分应用,而且已成为一般工业部门的一种重要加工手段。 一、电子束焊接的特征 由于高能量密度的电子束流集中作用的结果,使电子束焊接熔池“小孔”形成机理与其他熔化焊有所不同。电子束焊接过程是,高压加速装置形成的高功率电子束流,通过磁透镜会聚,得到很小的焦点(其功率密度可达104~109W/cm2),轰击置于真空或非真空的焊件时,电子的动能迅速转变为热能,熔化金属,实现金属焊接的目的。电子束焊接的特点可概括如下: (1)电子束斑点直径小,加热功率密度大,焊接速度快,热影响区小; (2)可获得深宽比大的焊缝,焊接厚件时可以不开坡口一次成形; (3)多数构件是在真空条件下焊接,焊缝纯洁度高; (4)规范参数易于调节,工艺适应性强; (5)适于焊接多种金属材料; (6)焊接热输入低,焊接热变形小。 但是电子束焊接方法也有一些不足,如: (1)电子束焊机结构复杂,控制设备精度高,所需费用高; (2)焊接前对接头加工、装配要求严格,以保证接头位置准确、间隙小而且均匀; (3)真空电子束焊接时,被焊工件尺寸和形状常常受到工作室的限制,每次装卸工件要求重新抽真空; (4)冷却过程中快速凝固,引起焊接缺陷,如气孔、焊接脆性等; (5)电子束易受杂散电磁场的干扰,影响焊接质量; (6)电子束焊接时产生的X射线需要严加防护,以保证操作人员的健康和安全。 二、电子束焊接的分类 1、根据焊件所处真空度的差异可分为: (1)高真空电子束焊接(真空度为10-4～10-1Pa):该方法电子散射小,作用在工件上的功率密度高,穿透深度大,焊缝深 宽比大,适宜于活性金属、难熔金属及质量要求高的工件焊接,应用最为广泛。

电子束焊接机——详细资料

电子束焊接是一种利用电子束作为热源地焊接工艺.电子束发生器中地阴极加热到一定地温度时逸出电子，电子在高压电场中被加速，通过电磁透镜聚焦后，形成能量密集度极高地电子束，当电子束轰击焊接表面时，电子地动能大部分转变为热能，使焊接件地结合处地金属熔融，当焊件移动时，在焊件结合处形成一条连续地焊缝.对于真空电子束焊机，要焊接地工件置于真空室中，一般装夹在可直线移动或旋转地工作台上.焊接过程可通过观察系统观察. 电子束焊接技术因其高能量密度和优良地焊缝质量，率先在国内航空工业得到应用.先进发动机和飞机工业中已广泛应用了电子束焊接技术，取得了很大地经济效益和社会效益，该项技术从上世纪八十年代开始逐步在向民用工业转化.汽车工业、机械工业等已广泛应用该技术. 我国自行研制电子束焊机始于年代，至今已研制生产出不同类型和功能地电子束焊机上百台，并形成了一支研制生产地技术队伍，能为国内市场提供小功率地电子束焊机. 近年来，出现了关键部件（电子枪，高压电源等）引进、其它部件国内配套地引进方式，这种方式地优点是：设备既保持了较高地技术水平，又能大大降低成本，同时还能对用户提供较完善地售后服务.北京航空工艺研究所以此方式为某航空厂实施设备地总体设计和总成，实现了某重要构件地真空电子束焊接；桂林电器科学研究所也通过这种方式开发了()型双金属带材高压电子束连续自动焊接生产线，该机加速电压、束流～、电子束功率，带材运行速度～，从而使我国挤身于世界上能生产这种生产线地几个国家之一.北京中科电气高技术公司近期为上海通用汽车公司研制成功自动变速车液力扭变器涡轮组件电子束焊机，内可完成两条端面圆焊缝地焊接，并已投入商业化生产. 目前，以科学院电工所地系列为代表地汽车齿轮专用电子束焊机占据了国内汽车齿轮电子束焊接地主要市场份额；我国地中小功率电子束焊机已接近或赶上国外同类产品地先进水平，而价格仅为国外同类产品地左右，有明显地性能价格比优势. 在机理及工艺研究上，北京航空工艺研究所、北京航空航天大学、天津大学、上海交通大学、西北工业大学、中国科学电工所、桂林电器科学研究所、西安航空发动机公司、航天材料及工艺研究所、哈尔滨焊接研究所开展地工作涉及熔池小孔动力学、电子束钎焊、接头疲劳裂纹扩展行为、接头残余应力、填丝焊接、局部真空焊接时地焊缝轨迹示教等. 电子束焊接技术地优点是：焊缝质量好、穿透深度深；热源稳定性、易控制适用于大批量生产，可作为最后加工工序或仅留精加工余量.目前电子束焊接铝合金厚度可达，焊缝深宽可达比. 真空电子束焊接具有以下特点： )电子束能量密度高、一般可达,是普通电弧焊和氩弧焊地万倍.因此可实现焊缝深而窄地焊接，深宽比大于. )电子束焊接，其焊缝化学成份纯净, 焊接接头强度高、质量好.

真空电子束焊接技术应用研究现状 苑文广

真空电子束焊接技术应用研究现状苑文广 发表时间：2018-08-09T09:58:50.813Z 来源：《电力设备》2018年第12期作者：苑文广 [导读] 摘要：电子束焊接(ElectronBeamWelding,EBW)是利用热发射或场发射阴极来产生电子，并在阴极和阳极间的高压(25~300kV)电场作用下加速到很高的速度(0.3c~0.7c)，经一级或二级磁透镜聚焦后，形成密集的高速电子流，当其撞击工件表面时，高速运动的电子与工件内部原子或分子相互作用，在介质原子的电离与激发作用下，将电子的动能转化为试件的内能，使被轰击工件迅速升温、熔化并汽化， （中国电子科技集团公司第四十九研究所黑龙江哈尔滨 150001） 摘要：电子束焊接(ElectronBeamWelding,EBW)是利用热发射或场发射阴极来产生电子，并在阴极和阳极间的高压(25~300kV)电场作用下加速到很高的速度(0.3c~0.7c)，经一级或二级磁透镜聚焦后，形成密集的高速电子流，当其撞击工件表面时，高速运动的电子与工件内部原子或分子相互作用，在介质原子的电离与激发作用下，将电子的动能转化为试件的内能，使被轰击工件迅速升温、熔化并汽化，从而达到焊接的目的。真空电子束焊接借助于独特的传热机制以及纯净的焊接环境，使之与其他的熔化焊方法相比具有热输入量低、焊接变形小、能量密度大、穿透能力强、焊缝深宽比大、焊缝纯洁度高、工艺适应性强、重复性和再现性好等特点，在航空航天、微纳制造、生物医学等诸多工程领域有着广泛的应用。 关键词：真空电子束；焊接技术；应用 1铝合金电子束焊接 电子束焊接方法对铝合金的焊接具有独特的适应性，特别是中厚板铝合金的焊接，电子束焊接具有明显的优势。焊接方法自熔焊发展出了扫描焊、偏束焊以及多池焊等电子束焊接方法。厚板铝合金焊接存在困难，有学者研究了加速电压、工作距离和焊接速度对焊缝深宽比和金相组织的影响。采用加速电压为60kV，电子束流为120mA，焊接速度为800mm/min等工艺参数，对20mm厚7A52铝合金进行焊接，可得到良好的焊缝成形。铝/钢异种材料焊接性较差，添加Ag中间层可实现铝/钢的电子束焊接。接头中在银中间层和铝合金界面处会存在一个由Ag2Al和铝的共晶物组成的过渡层，过渡层的厚度随着偏向银的距离的增加而减小。当偏束距离较大时，接头中会存在两个分别由FeAl和FeAl3组成的金属间化合物层。接头最大抗拉强度为193MPa。铝合金焊接的主要缺陷为气孔和裂纹，铝合金焊接的气孔来源有主要有两个：一个是氢气孔，一个是Mg,Al2O3和MgO氧化膜的部分汽化形成的气孔，其中后者的影响较大。采用较大的电子束斑、较低的焊接速度和复杂的扫描波形可以消除接头的气孔缺陷。彻底清除氧化膜、实施焊后重熔均可有效减少焊缝气孔的产生，焊后重熔和增加搅拌同样对焊缝内的根部缩孔有一定的改善作用。对电子束扫描焊接参数（扫描图形、扫描频率、聚焦、焊接速度）对气孔率的影响进行研究，结果表明采用圆形扫描、高扫描频率、较小焊接速度等参数，可显著降低气孔率。铝合金电子束焊接头中的裂纹为结晶裂纹，增加电子束流搅拌以减少成分偏析，细化组织可减少裂纹的产生。哈尔滨工业大学对25mm厚2A12铝合金电子束对接焊进行研究，发现直接焊时焊缝中存在较多气孔，而采用扫描焊接等方式，可以显著降低焊缝中的气孔数量。利用数值模拟技术可以计算出铝合金电子束焊接过程中瞬态流场分布，进而可以从理论上解释匙孔的形成过程及气孔和钉尖缺陷的产生机理。在较大的束流下，熔池的不稳定性增加，匙孔底部会形成蒸汽空腔，冷却时液态金属来不及填充，最终形成钉尖缺陷。哈尔滨工业大学对电子束焊接时匙孔穿透过程进行了研究，计算结果表明，匙孔并非一下形成，而是存在一个热量积累过程。电子束焊接起始阶段大部分能量用以熔化金属，熔池表面在表面张力及Marangoni 剪切力共同作用下微微凹陷。当熔池温度超过材料沸点2730K时，液态金属发生强烈蒸发，从而对熔池液态金属产生较大的金属蒸汽反作用力，伴随着金属汽化损失及金属蒸汽反作用力同时作用，使匙孔不断深穿，最终形成穿透型匙孔。 2铜及铜合金电子束焊接 铜及铜合金同种材料电子束焊接在国内外的研究较少，而铜/钢及铜/钛的电子束焊接研究较多。铜和钢虽然不会产生金属间化合物，但其物化性能差异较大，焊接存在困难，特别是铜与奥氏体不锈钢焊接，接头中的渗透裂纹很难避免。铜和钛焊接时焊缝中会生成较多的金属间化合物，严重降低了接头的力学性能。采用偏束焊的方式可以有效减少焊缝中的缺陷，获得良好的焊接接头，接头的抗拉强度高达250MPa，接近铜母材的抗拉强度。采用扫描焊接的方法也可获得性能较好的铜/钢电子束焊接接头，并且电子束扫描焊接对接头冲击强度和伸长率的提高具有很大的帮助。当扫描路径为圆形，扫描幅值为1mm时接头性能最佳，相比于直接焊接，室温力学性能相差不大，但是400℃时，伸长率提升100%，冲击强度提升67%。由于铜/钢电子束直接焊接存在元素烧损问题，表面下塌较为严重，采用电子束填丝焊接可以有效解决表面下塌缺陷，获得成形和性能均较好的铜/钢电子束焊接接头。利用大束流(395mA)、小电压(15kV)的方式可实现大厚度(25mm)铜/钢异种材料的电子束焊接，焊缝中无气孔和裂纹等缺陷，但焊缝内部组织很不均匀。铜/钛电子束焊接时，电子束斑点偏向铜侧可以提高接头的抗拉强度，此时焊缝包括熔合区及TC4侧反应层两部分。熔合区主要由铜基固溶体组成，硬度较TC4母材有所降低；反应层成分过渡较大，含有多种金属间化合物相。利用二次毗邻电子束焊接方法，也可实现铜/钛异种金属的有效连接，接头的最高抗拉强度高达Cu母材的89%。该方法的原理是第一次电子束偏置焊接形成熔钎焊接头，然后第二次在另一侧母材进行焊接，通过热传导的作用使第一次熔钎焊形成的IMCs层低熔点组分重熔，金属间化合物减少，从而提高接头的抗拉强度。 3难熔金属电子束焊接 3.1钨及钨合金 钨的熔点为3410℃，是熔点最高的难熔金属。由于钨的熔点较高，焊接时需要较高的热输入，焊缝氧化严重。对于钨/钨同种材料的焊接，钨母材被电子束熔化后，由于钨的导热性能较好，熔池在很短的时间内凝固，熔池存在时间很短，最终会导致焊缝的孔隙较高。钨焊接时需要进行焊前预热，焊后也需要消应力处理。采用扫描方式焊接，有助于细化晶粒，最终使焊缝性能提高。由于电子束的真空环境，所以利用电子束焊接钨时孔隙问题相比于其他焊接方式会稍有降低，但焊接接头依然存在脆性大、孔隙率高等问题。钨和其他材料焊接时由于材料热物理性能的差异，需采用偏束焊来实现有效的连接。钨/铜异种材料焊接时，电子束向钨侧偏移0.2mm，采用低速焊接，可以形成有效熔池。拉伸结果表明断裂发生与钨侧热影响区，表明Cu的加入会使焊缝的性能提高。钨/铜焊接时也可采用偏铜焊接，形成熔钎焊接头。 3.2钽及钽合金 钽具有较好的耐腐蚀性，较高的高温强度和特殊的介电性能等优异的性能，在热交换器、热偶套管、穿甲弹中起到关键作用。纯钽的焊接性好，但由于自然界中钽的含量较少，如果单独使用钽材料，会大大提高成本，目前解决办法是将钽和其他金属材料连接，在保证使用性能的条件下尽量减少钽的使用量。哈尔滨工业大学利用电子束焊接方法，采用锁底结构焊接0.5mm厚钽薄片和1mm厚1Cr18Ni9Ti不锈

激光切割机光纤

激光切割机光纤 光纤激光切割机较CO2激光切割机的优势： 1) 卓越的光束质量：聚焦光斑更小，切割线条更精细，工作效率更高，加工质量更好; 2) 极高的切割速度：是同等功率CO2激光切割机的2倍; 3) 极高的稳定性：采用世界顶级的进口光纤激光器，性能稳定，关键部件使用寿命可达10万小时; 4) 极高的电光转换效率：光纤激光切割机光电转换效率达30%左右，是CO2激光切割机高3倍，节能环保; 5) 极低的使用成本：整机耗电量仅为同类CO2激光切割机的20-30%; 6) 极低的维护成本：无激光器工作气体;光纤传输，无需反射镜片;可节约大量维护成本; 7) 产品操作维护方便：光纤传输，无需调整光路; 8) 超强的柔性导光效果：体积小巧，结构紧凑，易于柔性加工要求。 当然了，与二氧化碳激光切割机相比，光纤的切割范围相对狭窄。因为波长的原因，其只能切金属材料，对非金属不容易被其吸收，从而影响其切割范围。 与YAG激光切割机相比的优势： 1)切割速度：光纤激光切割机的速度是YAG的4-5倍，适用于大量加工与生产 2)使用成本：光纤激光切割机的使用成本比YAG固体激光切割更少 3)光电转换效率：光纤激光切割机的光电转换效率是YAG的10倍左右 相应的光纤激光器的价格较高，所以光纤激光切割机价高比之YAG激光切割机要高出不少，但比二氧化碳激光切割机要低很多。但其性比价确实三者中最高的。 三维测量方式 1)将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，这项技术就是三坐标测量机的原理。三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，可以替代多种表面测量工具，减少复杂的测量任务所需的时间，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息。 2)三维激光扫描仪是通过发射激光来扫描被测物，以获取被测物体表面的三维坐标。三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，具有高效率、高精度的测量优势。有人说，三维激光扫描是继GPS技术以来测绘领域的又一次技术革命。三维激光扫描仪被广泛应用于结构测量、建筑测量、船舶制造、铁路以及工程的建设等领域，近些年来，三维激光扫描仪已经从固定朝移动方向发展，最具代表性的就是车载三维激光扫描仪和机载三维激光雷达。

焊接结构名词解释

1.焊接温度场：指在焊接过程中，某一时刻所有空间各点温度的总计或分布。 2.焊接热循环：在焊接过程中，工件上的温度随着瞬时热源或移动热源的作用而发生变化， 温度随时间由低而高，达到最大值后，又由高而低的变化称为焊接热循环。 3.温度应力（热应力）：变形不受约束，则说明变形是温度变化的唯一反映；若这种变形 受到约束，就会在物体内部产生应力，这种应力即为温度应力。 4.残余应力：当不均匀温度恢复到原始的均匀状态后残存在物体中的内应力。 5.自由变形（量、率）：当金属物体的温度发生变化或发生相变没有受到外界的任何阻碍 而自由进行，它的形状和尺寸的变形就称为自由变形。自由变形的大小称之为自由变形量。单位长度上的自由变形量称之为自由变形率。 6.外观变形（量、率）：当物体的变形受到阻碍而不能完全自由变形时，所表现出来的部 分变形称为外观变形或可见变形。外观变形的大小称为外观变形量。单位长度上的外观变形量称为外观变形率。 7.内部变形（量、率）：当物体的变形受到阻碍而不能完全自由变形时，未表现出来的部 分变形称为内部变形或可见变形。内部变形的大小称为内部变形量。单位长度上的内部变形量称为内部变形率。 8.高组配：焊缝金属强度比母材高强度高的接头匹配。 9.低组配：焊缝金属强度比母材高强度低的接头匹配。 10.工作焊缝：一种与被连接的元件是串联的焊缝，承担着传递全部载荷的作用，焊缝一旦 开裂，结构就立即失效。 11.联系焊缝：一种与被连接的元件是并联的焊缝，主要起元件之间相互联系的作用，焊缝 一旦开裂，结构就不会立即失效。 12.焊接工艺评定：为验证所拟定的焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果的评价。 13.焊接工艺指导书：就是为验证试验所拟定的、经评定合格的、用于指导生产的焊接工艺 文件。 14.生产过程：使原材料或半成品的形状和重量不断的按照人们的意图发生改变的过程。或 者定义为把原材料变成成品的直接和间接的劳动过程的总和。 15.工艺过程：是指直接改变毛坯的形状、尺寸、力学性能以及物理性能，使之成为半成品 或成品的生产过程。 16.放样：指按设计图样在放样平台上，将其局部或全部按1：1的比例画出结构部件或零 件的图形和平面展开尺寸的加工工序。 17.划线：根据设计图样及工业上的要求按1：1的比例，将待加工工件形状、尺寸及各种 加工符号划在钢板或经粗加工的坯料上的加工工序。 18.号料：是用放样所取得的样板或样杆，在原材料或经粗加工的坯料上划下料线、加工线、 检查线及各种位置线的工艺过程。 19.夹具：是指将待装配的零件准确组对、定位并加紧的工艺装配，是定位器、夹紧器和各 种推拉装置的总称。 20.疲劳强度：指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力。 21.疲劳极限：在疲劳试验中，应力交变循环大至无限次而试样仍不破损时的最大应力。 22.疲劳图：表达疲劳强度和循环特性之间关系的图形。 23.疲劳曲线：描述疲劳试验中所加交变应力振幅值S与试样达到破坏的交变应力周数N之 间的关系曲线。

重核离子束成分的加速器质谱分析

第33卷第2期原子能科学技术V o l.33,N o.2 　1999年3月A tom ic Energy Science and T echno logy M ar.1999重核离子束成分的加速器质谱分析3 何　明　姜　山　蒋崧生　武绍勇 (中国原子能科学研究院核物理研究所,北京,102413) 为拓展加速器质谱技术(AM S)测量范围及测量放射性核束成分,建立了利用入射离子发射特征X射线鉴别同量异位素的方法,开展了利用AM S测量重核离子束成分的工作。用此方法可将测 量79Se时的同量异位素干扰79B r压低2个数量级。对将用于64Cu放射性束实验的铜靶离子束成分 进行了分析。 关键词　离子束分析　入射离子X射线　加速器质谱 中图法分类号　TL52　TH84 加速器质谱技术(AM S)由于其高灵敏度而广泛应用于各个学科。AM S在测量重核,如79Se、126Sn等会遇到同量异位素的严重干扰。为拓展AM S测量范围,需建立重核的AM S分析新方法。另外,放射性核束物理实验的束流是混合束(受到一些稳定核素的干扰),需要对其成分进行鉴别而对离子束成分分析提出了要求。当离子经过加速器加速再经过分析磁铁选定所测核素后,离子束中一般只有所测核素的同位素和同量异位素。因此,离子束成分分析主要是分析离子束中的同位素和同量异位素含量。 1　同位素的分析方法 111　电刚度分析法 待分析样品在离子源被电离、经加速器加速后由分析磁铁选择出某一核素,只有相同磁刚度2〔(E q)?(m q)〕1 2的离子才能通过分析磁铁(E、m、q分别为离子能量、质量和电荷态)。离子在加速过程中由于电荷交换等原因使一些同位素的磁刚度满足选定的磁刚度而通过分析磁铁,因这些同位素离子质量不同,能量比选择的离子能量要高或低。静电分析器是能量分析器,即只有电刚度(E q)相同的离子才会通过静电分析器,因此可对离子的同位素进行分析。中国原子能科学研究院的高灵敏静电分析器[1]可对离子束中的同位素进行分析:通过改变静电分析器的电压让能量不同的离子(相应于质量不同的离子)通过静电分析器,对通过的离子进行测量来对离子束中的同位素进行鉴别。静电分析器在分析模拟传输64Cu时离子束中同位 3国家自然科学基金和核工业基金资助项目 何　明:男,29岁,加速器质谱学专业,助理研究员 收稿日期:1998205218　收到修改稿日期:1998208202

电子束焊接与激光焊接的比较

电子束焊接与激光焊接的比较 一、前言 电子束技术起源于20世纪50年代，10年后激光器诞生，激光加工技术的研究与应用随即展开。电子束与激光加工的应用领域大体相同，这是因为他们同属于高能密度束流加工技术，其能量密度在同一段数量级，远高于其他热源。同时，他们与材料的作用原理也极其相近。 二、电子束与激光加工的原理 电子束加工（electron beam machining，EBM）是在真空条件下，利用电子枪中产生的电子经加速、聚焦后能量密度为106～109W/cm2的极细束流，高速（光速的60%~70%）冲击到工件表面，并在极短的时间内，将电子的动能大部分转换为热能，形成“小孔”效应，使工件被冲击部位的材料达到几千摄氏度，致使材料局部熔化或蒸发，达到焊接目的。激光器利用原子受激辐射的原理，使物质受激而产生波长均一，方向一致和强度非常高的光束。通过光学系统将激光束聚焦成尺寸与光波波长相近的极小光斑，其功率密度可达105～1011W/cm2，温度可达一万摄氏度，将材料在瞬间熔化和蒸发。 激光焊接分为热导焊和深熔焊，在深熔焊中，巨大的能量同样可以形成“小孔”效应，并随着工件的移动，“小孔”身后的材料迅速冷却凝固成为焊缝。 与传统焊接技术比较，激光焊接与电子束焊接都具有更多优异的特性。能量密度高（大于105W/cm2）； 焊接速度高（一般可以达到5~10米/分钟）； 热影响区窄（仅为焊缝宽度的10%~20%）； 热流输入少、工件变形小； 易实现自动控制、可在线检测焊缝质量； 非接触加工、无后续加工。 三、电子束与激光焊的性能比较 至今，电子束焊经过不断发展已经成为一种成熟的加工技术，无论是汽车制造，还是航空航天，都起着举足轻重的作用。而40多年来，激光加工已从实验室走向了实用化阶段，并进入了原来由电子束加工的各个领域，大有取代电子束加工的势头。但实践证明，激光和电子束作为高能量密度热源，除了具有很多相同技术特点外，在技术和经济性能上，针对不同的应用场合，仍有各自不同的特点。 焊接工艺精度变形热影响焊缝质量深宽比使用条件 电子束焊精密小小好 20:1 需要真空 激光焊精密小很小好 10:1 可选保护气体 电子束焊接的优点是相当突出的： 电子束的能量转换效率非常高（80%~90%），可以研制出很高功率的大

激光切割机选用

激光切割机的种类及优势分析 激光切割机在现代的生活生产中应用广泛，他可以分为三种类型，简单地介绍一下三种激光切割机的优点： （一）YAG固体激光切割机 YAG固体激光切割机具有价格低、稳定性好的特点，但能量效率低一般<3%，目前产品的输出功率大多在600W以下，由于输出能量小，主要用于打孔和点焊及薄板的切割。它的绿色的激光束可在脉冲或连续波的情况下应用，具有波长短、聚光性好适于精密加工特别是在脉冲下进行孔加工最为有效，也可用于切削、焊接和光刻等。YAG 固体激光切割机激光器的波长不易被非金属吸收，故不能切割非金属材料，且YAG固体激光切割机需要解决的是提高电源的稳定性和寿命，即要研制大容量、长寿命的光泵激励光源，如采用半导体光泵可使能量效率大幅度地增长。 主要优点：能切割其他激光切割机都无法切割的铝板， 铜板以及大多数有色金属材料，机器采购价格便宜，使用成本低，维护简单，大部分关键技术已被国内企业所掌握，配件价格及维护成本低，且机器操作维护简单，对工人人员素质要求不高。 主要劣势及缺点：只能切割8mm以下的材料，且切割效率相当较低主要市场定位：8mm以下切割，主要针对自用型中小企业和加工要求不是特别高的大多数钣金制造，家电制造，厨具制造，,装饰装潢，广告等行业用户，逐步取代线切割，数控冲床，水切割，小功率等离子等传统加工设备

（二）光纤激光切割机 光纤激光切割机由于它可以通过光纤传输，柔性化程度空前提高，故障点少，维护方便，速度奇快，所以在切割4mm以内薄板时光纤切割机有着很大的优势，但是受固体激光波长的影响它在切割厚板时质量较差。光纤激光器激光切割机的波长为 1.06um，不易被非金属吸收，故不能切割非金属材料。光纤激光的光电转化率高达25%以上，在电费消耗、配套冷却系统等方面光纤激光的优势相当明显。根据国际安全标准，激光危害等级分4级，光纤激光由于波长短对人体由于是眼睛的伤害大，属于危害最大的一级，出于安全考虑，光纤激光加工需要全封闭的环境。光纤激光切割机作为一种新兴的激光技术，普及程度远远不如CO2激光切割机。 主要优点：光电转换率高，电力消耗少，能切割12MM 以内的不锈钢板，碳钢板，是这三种机器中切割薄板速度最快的激光切割机，割缝细小，光斑质量好，可用于精细切割 主要劣势及缺点： 目前光纤激光器大部分核心关键技术都掌握在欧美等国家的一两个生产厂家手中，所以大部分机器价格昂贵，大部分的机器价格在200 万以上，小功率的也基本在100万元左右，且配件耗材等相关维护费用极高，切割时由于光纤割缝很细耗气量巨大（尤其是在氮气切割时），另外光纤激光切割机很难甚至不能切割铝板，铜板等高反射材料，且在切割厚板时速度很慢主要市场定位：12mm以下切割，尤其是薄板的高精密加工，主要针对对加精度及效率要求极高的厂家，估计伴

激光焊接基础知识

米亚奇公司 Nd（钕）:YAG激光器激光焊接指南 米亚奇公司2003年版 此处包含的材料，未经米亚奇公司书面同意，严禁复 制或用于任何用途 联系方式： 米亚奇公司 Myrtle大道1820号 蒙罗维亚CA, 91017-7133 Tel.: 626 303 5676 Fax: 626 599 9636 https://www.docsj.com/doc/2b18401283.html,

目录 1.激光基础 1.1 介绍 1.2 激光产生的原理 1.3 Nd:YAG激光的介质 1.4 泵浦源 1.5 谐振器 1.6 激光安全 2.激光焊接基本原理 2.1脉冲激光焊接 2.1.1实时功率反馈 2.1.2输出功率斜波 2.1.3脉冲的成形 2.1.4时间的分配 2.1.5能量分配 2.1.6光束的传输 2.1.7聚焦头 2.2激光是怎么实现焊接的 2.3主要焊接参数 2.3.1接缝设计与配合 2.3.2部分聚焦 2.3.3材料的选择和其表面镀层 2.4激光的参数 2.4.1名词术语 2.4.2光学系统 2.4.3聚焦镜片 2.4.4峰值功率和脉冲宽度 2.4.5接缝的焊接 2.4.6保护气体 2.5焊接举例

1.激光基础 1.1介绍 “激光”一词是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（受激辐射而放大的光）的缩写，激光器的要素有： Nd:YAG激光器有两种类型，连续波的和脉冲波的，正如它们的名字所指，连续激光的波形要么是开，要么是关，但脉冲激光只用部分脉冲完成焊接。脉冲激光利用峰值功率进行焊接，反之连续激光使用的是平均功率，这使得脉冲激光只用很小的能量就能实现焊接，并形成了更小的热影响区，脉冲激光焊提供了无与伦比的点焊性能和极低的焊接热输入，米亚奇的就是脉冲激光焊机。 1.2激光产生的原理 激光本质上是分三步产生的，发生几乎是瞬间的。 1.泵浦源给介质提供能量，将介质内部原子激活，使得带电原子暂时被激发到 高能级，处在此活跃级的带电原子是不稳定的，于是跃迁到低能级，在这个过程中，从泵浦源吸收能量的电子释放多余的能量并辐射出一个光子，这个过程叫做自发辐射，通过这种方式产生的光子是激光的种子。 2.光子自发传播并最终撞击到别的处于高能级的电子，由于光速极快，处在激 发态的原子的密度很大，所以这个过程是极其短暂的，入射光子将电子从高能级激发到低能级并产生另一个光子，这两个光子是相干的，这意味着它们相位相同，波长相同，传播方向相同，这个过程叫做受激辐射。 3.光子传播方向是不定的，然而一些沿着介质传播的光子撞击共振器的反射镜， 又通过介质反射回来，共振反射镜决定了受激辐射的优先扩大方向，为了使

激光切割机常见问题

激光切割机常见问题 激光切割质量可以由以下6个标准来衡量。 1.切割表面粗糙度Rz 2.切口挂渣尺寸 3.切边垂直度和斜度u 4.切割边缘圆角尺寸r 5.条纹后拖量n 6.平面度F 产品特点 1.激光切割FPC的优点 2.激光在挠性电路板制造过程中有三个主要功能：FPC外型切割，覆盖膜开窗，钻孔等; 3.直接根据CAD数据用来激光切割，更方便快捷，可以大幅度缩短交货周期; 4.不因形状复杂、路径曲折而增加加工难度; 5.进行覆盖膜开窗口时，切割出的覆盖膜轮廓边缘齐整圆顺、光滑无毛刺、无溢胶。采用模具等机加工方式开窗难免在窗口附近会有冲型后的毛刺和溢胶。 6.挠性板样品加工经常由于客户需要出现线路、焊盘位置的修改而导致覆盖膜窗口的变更，采用传统方法则需要重新更换或修改模。而采用激光加工，此问题却可以迎刃而解，因为只需要你将修改后的CAD数据导入就可以很轻松快捷地加工得到你想要开窗图形的覆盖膜，在时间和费用上将为您赢得市场竞争先机。 7.激光加工精度高，是挠性电路板成型处理的理想工具。激光可以将材料加工成任意形状。 8.在以往的大批量生产中，许多小部件都使用机械硬冲压成型的模具压制形成。但是硬冲模法大的损耗和长的交付周期对小部件的加工和成型而言显得不实用且成本高。 光纤激光切割机较CO2激光切割机的优势： 1) 卓越的光束质量：聚焦光斑更小，切割线条更精细，工作效率更高，加工质量更好; 2) 极高的切割速度：是同等功率CO2激光切割机的2倍; 3) 极高的稳定性：采用世界顶级的进口光纤激光器，性能稳定，关键部件使用寿命可达10万小时; 4) 极高的电光转换效率：光纤激光切割机光电转换效率达30%左右，是CO2激光切割机高3倍，节能环保;