激光加工工藝與設(shè)備

內(nèi)容概要

本書(shū)是根據(jù)教育部制定的高職和高專(zhuān)課程的基本要求，緊緊圍繞高等職業(yè)院校專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求編寫(xiě)的。    本書(shū)共分11章，主要內(nèi)容包括激光加工工藝與設(shè)備，具體如下：第1章激光加工技術(shù)基礎(chǔ)；第2～8章激光加工工藝，其中第2章激光打孔與切割，第3章激光焊接，第4章激光表面熱處理，第5章激光快速成形，第6章激光燒結(jié)合成陶瓷，第7章準(zhǔn)分子激光微加工，第8章激光制備薄膜；為了突出激光加工的應(yīng)用，在第9章較詳細(xì)地介紹了激光在工業(yè)中的應(yīng)用；第10章介紹了激光加工成套設(shè)備系統(tǒng)；為了引起學(xué)生對(duì)激光安全的重視，在最后的第11章講述了激光安全。大部分章節(jié)均有習(xí)題。    本書(shū)適合作為高等職業(yè)院校激光專(zhuān)業(yè)的教材，也可作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生和相關(guān)工程技術(shù)人員的參考用書(shū)或培訓(xùn)教材。激光加工工藝與設(shè)備課程的參考學(xué)時(shí)數(shù)為30學(xué)時(shí)左右，其中第6章和第8章可作為教學(xué)參考內(nèi)容。

書(shū)籍目錄

前言第1章 激光加工技術(shù)基礎(chǔ)  1.1 激光產(chǎn)生的機(jī)理  1.2 激光束特性  1.3 激光束的聚焦與傳輸特性  1.4 激光窗口、透鏡及反射鏡材料  1.5 激光束質(zhì)量  1.6 材料的吸收和反射特性  習(xí)題第2章 激光打孔與切割  2.1 激光打孔  2.2 激光切割  2.3 三維激光燒蝕精密加工技術(shù)  2.4 激光打標(biāo)  2.5 激光毛化(刻花)技術(shù)  習(xí)題第3章 激光焊接  3.1 脈沖激光光斑焊接  3.2 激光縫焊  3.3 高功率激光深穿透焊接  3.4 幾種焊接方式  3.5 幾種典型激光焊接實(shí)例  3.6 塑料的激光焊接    習(xí)題  第4章 激光表面熱處理  4.1 激光表面淬火  4.2 激光表面合金化與熔覆    4.3 激光表面非晶化與微晶    4.4 激光沖擊強(qiáng)化  4.5 激光清洗技術(shù)  習(xí)題  第5章 激光快速成形  5.1 激光快速成形工藝  5.2 激光快速成形系統(tǒng)軟件與設(shè)備  5.3 激光快速成形制作零件(或模具)的典型實(shí)例  習(xí)題  第6章 激光燒結(jié)合成陶瓷  6.1 激光燒結(jié)合成陶瓷工藝    6.2 激光燒結(jié)陶瓷的應(yīng)用    習(xí)題  第7章 準(zhǔn)分子激光微加工  7.1 準(zhǔn)分子激光與材料相互作用  7.2 準(zhǔn)分子微加工技術(shù)  7.3 準(zhǔn)分子激光表面處理    習(xí)題  第8章 激光制備薄膜  8.1 激光制膜原理與過(guò)程  8.2 影響激光制膜的幾種因素  8.3 激光制膜工藝方法  8.4 激光定域制膜  8.5 脈沖激光制備薄膜實(shí)例    習(xí)題  第9章 激光在工業(yè)中的應(yīng)用  9.1 脈沖激光加工在微電子技術(shù)中的應(yīng)用  9.2 激光在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用  9.3 激光在其他方面的應(yīng)用    習(xí)題  第10章 激光加工成套設(shè)備系統(tǒng)  10.1 激光加工成套設(shè)備的組成  10.2 激光加工成套設(shè)備  10.3 激光加工生產(chǎn)線(xiàn)中的檢測(cè)與監(jiān)控技術(shù)第11章 激光安全  11.1 激光安全標(biāo)準(zhǔn)  11.2 安全極限  11.3 激光安全培訓(xùn)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　6.1　激光燒結(jié)合成陶瓷工藝　　6.1.1激光燒結(jié)合成陶瓷概述　　陶瓷是由無(wú)機(jī)化合物粉料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，以多晶聚集體為基本結(jié)構(gòu)的固體物質(zhì)。功能陶瓷則是特指利用材料的電、磁、光、聲、熱等直接性能或其耦合效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)某種使用功能的一類(lèi)新型陶瓷。陶瓷燒結(jié)中，粉末壓制品或多晶混合物需在高溫條件下經(jīng)過(guò)復(fù)雜的物理一化學(xué)過(guò)程，達(dá)到密度增大和氣孔率降低的致密化目的。致密度是影響功能陶瓷物理性能的重要因素，如介電陶瓷致密度的提高有利于增強(qiáng)其介電常數(shù)，而對(duì)于透明陶瓷，致密度更是影響其透光性的重要因素。常規(guī)陶瓷固相燒結(jié)的傳質(zhì)過(guò)程僅通過(guò)固態(tài)的表面、界面或體內(nèi)擴(kuò)散來(lái)完成，不涉及氣態(tài)或液態(tài)傳質(zhì)。對(duì)于具有很大晶格能和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)狀態(tài)的高熔點(diǎn)陶瓷，質(zhì)點(diǎn)遷移需要較高的激活能才能進(jìn)行，因此高熔點(diǎn)陶瓷的致密燒結(jié)往往具有較大的難度?！　鹘y(tǒng)的陶瓷燒結(jié)方法有熱壓燒結(jié)、等靜壓燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)等，但自20世紀(jì)80年代初日本學(xué)者奧富衛(wèi)開(kāi)創(chuàng)大功率CO2激光非平衡態(tài)下合成陶瓷的新方法以來(lái)，該方法由于有燒結(jié)周期短、可避免外來(lái)雜質(zhì)引入、可獲得平衡相圖中沒(méi)有的新相等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到了廣泛而深入的研究。激光燒結(jié)陶瓷技術(shù)中的輻照件一般是由粉末壓制而成的陶瓷素坯，表面缺陷和粗糙程度遠(yuǎn)大于金屬材料，因而對(duì)相應(yīng)波長(zhǎng)的激光具有較高的吸收率。當(dāng)激光照射到陶瓷素坯表面時(shí)，高效的能量吸收使得表層溫度快速升高，引起表面焓的迅速增加。捕獲了大量光子能量的微觀粒子以較快的速度被激發(fā)到高能態(tài)，粒子能量的增加加劇了熱運(yùn)動(dòng)的程度，熱運(yùn)動(dòng)的不平衡又通過(guò)粒子間的相互碰撞產(chǎn)生能量交換，熱能主要通過(guò)高溫向低溫的熱擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)新的平衡。大多數(shù)陶瓷材料在可見(jiàn)和紅外波段內(nèi)都有較長(zhǎng)的光子平均自由程，尤其是在T〉1000℃的高溫條件下，從而保證了較高的能量傳遞效率和足夠的燒結(jié)動(dòng)力。ZrO2、HfO2和Y2O3是典型的高熔點(diǎn)陶瓷，熔點(diǎn)高于2000度。1984年，日本學(xué)者Okutomi等用大功率CO2激光燒結(jié)得到的高密度三元系結(jié)構(gòu)陶瓷，硬度可以達(dá)到180MPa。采用激光束取代常規(guī)陶瓷燒結(jié)技術(shù)中的寬帶加熱源，能源利用率高，尤其適用于高熔點(diǎn)材料的制備和改性。燒結(jié)效果既取決于激光的功率密度、光強(qiáng)分布、輻照時(shí)間等激光工藝參數(shù)，也取決于被輻照材料的物理性能，如材料對(duì)激光的吸收系數(shù)、熱導(dǎo)率、比熱容以及材料的相變溫度、熔化溫度和密度等。

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