激光頭雕刻是激光系統(tǒng)最常見的應用。根據激光束與材料相互作用的機理，激光頭加工大致可分為兩類:激光頭熱處理和光化學反應加工。激光頭熱處理是指利用投射到材料表面的激光束產生的熱效應來完成加工，包括激光焊接頭焊接、激光頭雕刻和切割頭切割、表面改性、激光頭打標、激光頭鉆孔和微加工；光化學反應處理是指將激光束照射到物體上，高密度激光頭高能光子用來啟動或控制光化學反應過程。包括光化學沉積、立體平版印刷、激光頭雕刻蝕刻等。

激光頭加工利用光能聚焦在透鏡上，在焦點處獲得高能量密度，這是通過光熱效應加工的。激光頭加工不需要工具，加工速度快，表面變形小，可以加工多種材料。激光束用于對材料進行各種處理，例如沖壓、切割、切割、焊接、熱處理等。一些亞穩(wěn)態(tài)物質在外部光子的激發(fā)下吸收光能，因此高能原子的數量大于低能原子的數量——粒子的數量相反。如果有光束，光子能量等于兩者之差，然后產生受激輻射并輸出大量光能。

與其他加工技術相比，激光頭加工有其獨特的特點和優(yōu)勢。其主要特點是:

1. 非接觸處理。

激光頭激光屬于非接觸加工，無刀具切削，切邊無機械應力，無刀具磨損和更換、拆裝問題，可縮短加工時間；焊接不需要焊接和填充材料，還需要深熔焊接凈化。效果是焊縫雜質含量低，純度高。對于高速焊接和高速切割，聚焦激光束具有每平方厘米106至1012瓦的高功率密度。利用光的慣性，它可以在高速焊接或切割過程中停止并快速啟動。

2. 加工材料的熱影響區(qū)很小。

被激光束照射的物體表面是局部區(qū)域。盡管被處理部分的溫度高并且產生的熱量大，但是處理期間的移動速度快，受熱量影響的面積小，并且?guī)缀鯖]有未被照射的部分。影響。在實際的熱處理、切割和焊接過程中，工件基本上沒有變形。正是激光加工的這一特點成功地應用于局部熱處理和管子焊接。

3. 靈活的處理。

激光束易于聚焦、發(fā)散和定向，并且易于獲得不同的光斑尺寸和功率以適應不同的加工要求。通過調整外部光路系統(tǒng)來調整光束的方向，它與數控機床和機器人相連接，形成各種可以加工復雜工件的加工系統(tǒng)。激光頭加工不受電磁干擾，可以在大氣中加工。

4. 微區(qū)處理是可能的。

激光束不僅可以聚焦，而且可以聚焦到波長級光斑，因此小的高能光斑可以用于微區(qū)處理。

5. 密封容器中的工件可以通過透明介質進行加工。

6. 加工高硬度、高脆性和高熔點的金屬和非金屬材料。

焊接頭器人激光頭加工原理

一、激光頭加工技術

它是一種切割、焊接、表面處理、沖壓、微機械加工等技術。材料(包括金屬和非金屬)是利用激光束和物質之間相互作用的特性制造的。激光頭加工作為一種先進的制造技術，已經廣泛應用于汽車、電子、電氣、航空航天、冶金、機械制造等工業(yè)領域。提高產品質量和勞動生產率、自動化、無污染和降低材料消耗越來越重要。

二、焊接頭器人的激光頭加工

焊接機器人的激光頭加工是一種加工方法，它使用聚焦激光束作為熱源轟擊工件，熔化金屬或非金屬工件，形成小孔，切口，連接，包層等。激光頭加工本質上是一個相互作用的過程。激光器。和不透明的物質。在顯微鏡下，它是一個量子過程。在宏觀上，它被反射，吸收，加熱，熔化和蒸發(fā)。

在具有不同功率密度的激光束的照射下，材料的表面區(qū)域發(fā)生了各種變化，包括表面溫度升高，熔化，氣化，孔隙的形成和光致等離子體的產生。

1. 個激光功率密度小于數量級

當激光功率密度小于數量級時，金屬對激光能量的吸收僅導致材料表面溫度的增加，但固相保持不變。主要用于表面熱處理，相變硬化處理或部分釬焊。當激光頭功率密度在數量級內時，產生熱傳導型加熱，材料表面層熔化，主要用于表面重熔，合金化，包覆和熱傳導型焊接（如板材高 - 速焊和精密點焊等）。

2. 激光頭功率密度達到數量級

當激光頭功率密度達到數量級時，在激光束照射下，激光頭激光熱源的中心加熱溫度達到金屬的沸點，形成等離子體蒸氣和強氣化，并在氣化膨脹壓力的作用下，液體表面向下凹陷，形成深層融化的毛孔;同時，金屬蒸汽在激光束的作用下電離，產生光致等離子體。該階段主要用于激光束深熔焊接，切割和鉆孔。

3. 激光束功率密度大于數量級

當激光束的功率密度大于數量級時，光致等離子體將沿著激光束的入射方向傳播，形成等離子體云團，這將導致等離子體對激光器的屏蔽。該階段僅適用于鉆孔，沖擊硬化和其他脈沖激光加工。

激光頭技術人員使用高功率密度激光束照射工件以熔化和蒸發(fā)材料，以進行特殊加工，如沖壓，切割和焊接。由于功率低，早期的激光加工主要用于鉆小孔和微焊。到20世紀70年代，隨著高功率二氧化碳激光器，高重復率釔鋁石榴石激光器的出現(xiàn)，以及對激光頭加工機理和技術的深入研究，激光頭加工技術取得了長足的進步，其應用范圍也相應擴大。幾千瓦激光加工設備的出現(xiàn)，結合光電跟蹤，計算機數字控制，工業(yè)焊接機器人等技術，極大地提高了激光頭加工的自動化水平和使用功能。

激光頭加工設備由四部分組成，即激光，光學系統(tǒng)，機械系統(tǒng)，控制和檢測系統(tǒng)。激光輸出的高強度激光束通過透鏡聚焦在工件上，聚焦時的功率密度可以達到10000攝氏度以上，任何材料都會瞬間熔化和蒸發(fā)。激光加工利用這種光能的熱效應來焊接，沖壓和切割材料。通常用于加工的激光器主要是YAG固態(tài)激光器和二氧化碳氣體激光器。由于二氧化碳激光器具有結構簡單，輸出功率范圍大，能量轉換效率高的優(yōu)點，可廣泛應用于材料的激光頭加工。

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