激光是本世紀(jì)的重大發(fā)明之一，具有巨大的技術(shù)潛力，專家們認(rèn)為，現(xiàn)在是電子技術(shù)的全勝時(shí)期，其主角是計(jì)算機(jī)，下一代將是光技術(shù)時(shí)代，其主角是激光。激光因具有單色性、相干性和平行性三大特點(diǎn)，特別適用于材料加工。激光加工是激光應(yīng)用最有發(fā)展前途的領(lǐng)域，國外已開發(fā)出20多種激光加工技術(shù)。激光的空間控制性和時(shí)間控制性很好，對加工對象的材質(zhì)、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大，特別適用于自動(dòng)化加工。激光加工系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成高效自動(dòng)化加工設(shè)備，已成為企業(yè)實(shí)行適時(shí)生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，為優(yōu)質(zhì)、高效和低成本的加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。
一、激光加工技術(shù)的應(yīng)用
目前已成熟的激光加工技術(shù)包括：激光快速成形技術(shù)、激光焊接技術(shù)、激光打孔技術(shù)、激光切割技術(shù)、激光打標(biāo)技術(shù)、激光去重平衡技術(shù)、激光蝕刻技術(shù)、激光微調(diào)技術(shù)、激光存儲技術(shù)、激光劃線技 術(shù)、激光清洗技術(shù)、激光熱處理和表面處理技術(shù)。
激光快速成形技術(shù)集成了激光技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)和材料技術(shù)的最新成果，根據(jù)零件的CAD模型，用激光束將光敏聚合材料逐層固化，精確堆積成樣件，不需要模具和刀具即可快速精確地制造形狀復(fù)雜的零件，該技術(shù)已在航空航天、電子、汽車等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
激光焊接技術(shù)具有溶池凈化效應(yīng)，能純凈焊縫金屬，適用于相同和不同金屬材料間的焊接。激光焊接能量密度高，對高熔點(diǎn)、高反射率、高導(dǎo)熱率和物理特性相差很大的金屬焊接特別有利。
激光打孔技術(shù)具有精度高、通用性強(qiáng)、效率高、成本低和綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，已成為現(xiàn)代制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。
激光切割技術(shù)可廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時(shí)間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量。脈沖激光適用于金屬材料，連續(xù)激光適用于非金屬材料，后者是激光切割技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。
激光打標(biāo)技術(shù)是激光加工最大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。激光打標(biāo)是利用高能量密度的激光對工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法。激光打標(biāo)可以打出各種文字、符號和圖案等，字符大小可以從毫米量到微米量級，這對產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。準(zhǔn)分子激光打標(biāo)是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，特別適用于金屬打標(biāo)，可實(shí)現(xiàn)亞微米打標(biāo)，已廣泛用于微電子工業(yè)和生物工程。
激光去重平衡技術(shù)是用激光去掉高速旋轉(zhuǎn)部件上不平衡的過重部分，使慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸重合，以達(dá)到動(dòng)平衡的過程。激光去重平衡技術(shù)具有測量和去重兩大功能，可同時(shí)進(jìn)行不平衡的測量和校正，效率大大提高，在陀螺制造領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。對于高精度轉(zhuǎn)子，激光動(dòng)平衡可成倍提高平衡精度，其質(zhì)量偏心值的平衡精度可達(dá)1%或千分之幾微米。
激光蝕刻技術(shù)比傳統(tǒng)的化學(xué)蝕刻技術(shù)工藝簡單、可大幅度降低生產(chǎn)成本，可加工0.125～1微米寬的線，非常適合于超大規(guī)模集成電路的制造。
激光微調(diào)技術(shù)可對指定電阻進(jìn)行自動(dòng)精密微調(diào)，精度可達(dá)0.01%～0.002%，比傳統(tǒng)加工方法的精度和效率高、成本低。激光微調(diào)包括薄膜電阻(0.01～0.6微米厚)與厚膜電阻(20～50微米厚)的微調(diào)、電容的微調(diào)和混合集成電路的微調(diào)。
激光存儲技術(shù)是利用激光來記錄視頻、音頻、文字資料及計(jì)算機(jī)信息的一種技術(shù)，是信息化時(shí)代的支撐技術(shù)之一。
激光劃線技術(shù)是生產(chǎn)集成電路的關(guān)鍵技術(shù)，其劃線細(xì)、精度高(線寬為15～25微米，槽深為5～200微米)，加工速度快(可達(dá)200毫米/秒)，成品率可達(dá)99.5%以上。
激光清洗技術(shù)的采用可大大減少加工器件的微粒污染，提高精密器件的成品率。
激光熱、表處理技術(shù)包括：激光相變硬化技術(shù)、激光包覆技術(shù)、激光表面合金化技術(shù)、激光退火技術(shù)、激光沖擊硬化技術(shù)、激光強(qiáng)化電鍍技術(shù)、激光上釉技術(shù)，這些技術(shù)對改變材料的機(jī)械性能、耐熱性和耐腐蝕性等有重要作用。
激光相變硬化(即激光淬火)是激光熱處理中研究最早、最多、進(jìn)展最快、應(yīng)用最廣的一種新工藝, 適用于大多數(shù)材料和不同形狀零件的不同部位,可提高零件的耐磨性和疲勞強(qiáng)度,國外一些工業(yè)部門將該技術(shù)作為保證產(chǎn)品質(zhì)量的手段。
激光包覆技術(shù)是在工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用的激光表面改性技術(shù)之一, 具有很好的經(jīng)濟(jì)性,可大大提高產(chǎn)品的抗腐蝕性。
激光表面合金化技術(shù)是材料表面局部改性處理的新方法, 是未來應(yīng)用潛力最大的表面改性技術(shù)之一,適用于航空、航天、兵器、核工業(yè)、 汽車制造業(yè)中需要改善耐磨、耐腐蝕、耐高溫等性能的零件。
激光退火技術(shù)是半導(dǎo)體加工的一種新工藝,效果比常規(guī)熱退火好得多。激光退火后, 雜質(zhì)的替位率可達(dá)到98%～99%, 可使多晶硅的電阻率降到普通加熱退火的1/2～1/3, 還可大大提高集成電路的集成度, 使電路元件間的間隔縮小到0.5微米。
激光沖擊硬化技術(shù)能改善金屬材料的機(jī)械性能, 可阻止裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展, 提高鋼、鋁、鈦等合金的強(qiáng)度和硬度, 改善其抗疲勞性能。
激光強(qiáng)化電鍍技術(shù)可提高金屬的沉積速度, 速度比無激光照射快1000倍, 對微型開關(guān)、精密儀器零件、微電子器件和大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)和修補(bǔ)具有重大義意。使用改技術(shù)可使電度層的牢固度提高昂100～1000倍。
激光上釉技術(shù)對于材料改性很有發(fā)展前途, 其成本低, 容易控制和復(fù)制, 有利于發(fā)展新材料。激光上釉結(jié)合火焰噴涂、等離子噴涂、離子沉積等技術(shù), 在控制組織、提高表面耐磨、耐腐蝕性能方面有著廣闊的應(yīng)用前景。電子材料、電磁材料和其它電氣材料經(jīng)激光上釉后用于測量儀表極為理想。
二、激光加工技術(shù)的發(fā)展趨勢
1.數(shù)控化和綜合化
把激光器與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和自動(dòng)化的工件定位相結(jié)合，形成研制和生產(chǎn)加工中心，已成為激光加工發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。
2.小型化和組合化
國外已把激光切割和模具沖壓兩種加工方法組合在一臺機(jī)床上，制成激光沖床，它兼有激光切割的多功能性和沖壓加工的高速高效的特點(diǎn)，可完成切割復(fù)雜外形、打孔、打標(biāo)、劃線等加工。 3.高頻度和高可靠性
目前，國外YAG激光器的重復(fù)頻度已達(dá)2000次/秒，二極管陣列泵浦的Nd：YAG激光器的平均維修時(shí)間已從原來的幾百小時(shí)提高到1～2萬小時(shí)。
4.采用激元激光器進(jìn)行金屬加工, 這是國外激光加工的一個(gè)新課題。激元激光器能發(fā)射出波長157～350納米的紫外激光, 大多數(shù)金屬對這種激光的反射率很低, 吸收率相應(yīng)很高, 因此, 這種激光器在金屬加工領(lǐng)域有很大的應(yīng)用價(jià)值。
