(一)定向發(fā)光
普通光源是向四面八方發(fā)光。要讓發(fā)射的光朝一個(gè)方向傳播,需要給光源裝上一定的聚光裝置,如汽車的車前燈和探照燈都是安裝有聚光作用的反光鏡,使輻射光匯集起來向一個(gè)方向射出。激光器發(fā)射的激光,天生就是朝一個(gè)方向射出,光束的發(fā)散度極小,大約只有0.001弧度,接近平行。1962年,人類第一次使用激光照射月球,地球離月球的距離約38萬公里,但激光在月球表面的光斑不到兩公里。若以聚光效果很好,看似平行的探照燈光柱射向月球,按照其光斑直徑將覆蓋整個(gè)月球。
(二)亮度極高
在激光發(fā)明前,人工光源中高壓脈沖氙燈的亮度最高,與太陽的亮度不相上下,而紅寶石激光器的激光亮度,能超過氙燈的幾百億倍。因?yàn)榧す獾牧炼葮O高,所以能夠照亮遠(yuǎn)距離的物體。紅寶石激光器發(fā)射的光束在月球上產(chǎn)生的照度約為0.02勒克斯(光照度的單位),顏色鮮紅,激光光斑明顯可見。若用功率最強(qiáng)的探照燈照射月球,產(chǎn)生的照度只有約一萬億分之一勒克斯,人眼根本無法察覺。激光亮度極高的主要原因是定向發(fā)光。大量光子集中在一個(gè)極小的空間范圍內(nèi)射出,能量密度自然極高。 激光的亮度與陽光之間的比值是百萬級的,而且它是人類創(chuàng)造的。 激光的顏色 激光的顏色取決于激光的波長,而波長取決于發(fā)出激光的活性物質(zhì),即被刺激后能產(chǎn)生激光切割的那種材料。刺激紅寶石就能產(chǎn)生深玫瑰色的激光束,它應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,比如用于皮膚病的治療和外科手術(shù)。公認(rèn)最貴重的氣體之一的氬氣能夠產(chǎn)生藍(lán)綠色的激光束,它有諸多用途,如激光印刷術(shù),在顯微眼科手術(shù)中也是不可缺少的。半導(dǎo)體產(chǎn)生的激光能發(fā)出紅外光,因此我們的眼睛看不見,但它的能量恰好能"解讀"激光唱片,并能用于光纖通訊。 激光分離技術(shù) 激光分離技術(shù)主要指激光切割技術(shù)和激光打孔技術(shù)。激光分離技術(shù)是將能量聚焦到微小的空間,可獲得105~1015W/cm2極高的輻照功率密度,利用這一高密度的能量進(jìn)行非接觸、高速度、高精度的加工方法。在如此高的光功率密度照射下,幾乎可以對任何材料實(shí)現(xiàn)激光切割和打孔。激光切割技術(shù)是一種擺脫傳統(tǒng)的機(jī)械切割、熱處理切割之類的全新切割法,具有更高的切割精度、更低的粗糙度、更靈活的切割方法和更高的生產(chǎn)效率等特點(diǎn)。激光打孔方法作為在固體材料上加工孔方法之一,已成為一項(xiàng)擁有特定應(yīng)用的加工技術(shù),主要運(yùn)用在航空、航天與微電子行業(yè)中。
(三)顏色極純
光的顏色由光的波長(或頻率)決定。一定的波長對應(yīng)一定的顏色。太陽光的波長分布范圍約在0.76微米至0.4微米之間,對應(yīng)的顏色從紅色到紫色共7種顏色,所以太陽光談不上單色性。發(fā)射單種顏色光的光源稱為單色光源,它發(fā)射的光波波長單一。比如氪燈、氦燈、氖燈、氫燈等都是單色光源,只發(fā)射某一種顏色的光。單色光源的光波波長雖然單一,但仍有一定的分布范圍。如氖燈只發(fā)射紅光,單色性很好,被譽(yù)為單色性之冠,波長分布的范圍仍有0.00001納米,因此氖燈發(fā)出的紅光,若仔細(xì)辨認(rèn)仍包含有幾十種紅色。由此可見,光輻射的波長分布區(qū)間越窄,單色性越好。 激光器輸出的光,波長分布范圍非常窄,因此顏色極純。以輸出紅光的氦氖激光器為例,其光的波長分布范圍可以窄到2×10^-9納米,是氪燈發(fā)射的紅光波長分布范圍的萬分之二。由此可見,激光器的單色性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何一種單色光源。
(四)能量密度極大
光子的能量是用E=hv來計(jì)算的,其中h為普朗克常量,v為頻率。由此可知,頻率越高,能量越高。激光頻率范圍3.846*10^(14)Hz到7.89510(14)Hz.電磁波譜可大致分為: ?。?)無線電波——波長從幾千米到0.3米左右,一般的電視和無線電廣播的波段就是用這種波; (2)微波——波長從0.3米到10^-3米,這些波多用在雷達(dá)或其它通訊系統(tǒng); ?。?)紅外線——波長從10^-3米到7.8×10^-7米; ?。?)可見光——這是人們所能感光的極狹窄的一個(gè)波段。波長從780—380nm。光是原子或分子內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)所發(fā)出的電磁波。由于它是我們能夠直接感受而察覺的電磁波極少的那一部分; ?。?)紫外線——波長從3 ×10^-7米到6×10^-10米。這些波產(chǎn)生的原因和光波類似,常常在放電時(shí)發(fā)出。由于它的能量和一般化學(xué)反應(yīng)所牽涉的能量大小相當(dāng),因此紫外光的化學(xué)效應(yīng)最強(qiáng); ?。?)倫琴射線—— 這部分電磁波譜,波長從2×10^-9米到6×10^-12米。倫琴射線(X射線)是電原子的內(nèi)層電子由一個(gè)能態(tài)跳至另一個(gè)能態(tài)時(shí)或電子在原子核電場內(nèi)減速時(shí)所發(fā)出的; ?。?)伽馬射線——是波長從10^-10~10^-14米的電磁波。這種不可見的電磁波是從原子核內(nèi)發(fā)出來的,放射性物質(zhì)或原子核反應(yīng)中常有這種輻射伴隨著發(fā)出。γ射線的穿透力很強(qiáng),對生物的破壞力很大。由此看來,激光能量并不算很大,但是它的能量密度很大(因?yàn)樗淖饔梅秶苄。话阒挥幸粋€(gè)點(diǎn)),短時(shí)間里聚集起大量的能量,用做武器也就可以理解了。
編輯本段激光切割的其他特性
激光有很多特性:首先,激光是單色的,或者說是單頻的。有一些激光器可以同時(shí)產(chǎn)生不同頻率的激光,但是這些激光是互相隔離的,使用時(shí)也是分開的。其次,激光是相干光。相干光的特征是其所有的光波都是同步的,整束光就好像一個(gè)“波列”。再次,激光是高度集中的,也就是說它要走很長的一段距離才會(huì)出現(xiàn)分散或者收斂的現(xiàn)象。 激光(LASER)是上世紀(jì)60年代發(fā)明的一種光源。LASER是英文的“受激放射光放大”的首字母縮寫。激光器有很多種,尺寸大至幾個(gè)足球場,小至一粒稻谷或鹽粒。氣體激光器有氦-氖激光器和氬激光器;固體激光器有紅寶石激光器;半導(dǎo)體激光器有激光二極管,像CD機(jī)、DVD機(jī)和CD-ROM里的那些。每一種激光器都有自己獨(dú)特的產(chǎn)生激光的方法。
在激光發(fā)明前,人工光源中高壓脈沖氙燈的亮度最高,與太陽的亮度不相上下,而紅寶石激光器的激光亮度,能超過氙燈的幾百億倍。因?yàn)榧す獾牧炼葮O高,所以能夠照亮遠(yuǎn)距離的物體。紅寶石激光器發(fā)射的光束在月球上產(chǎn)生的照度約為0.02勒克斯(光照度的單位),顏色鮮紅,激光光斑明顯可見。若用功率最強(qiáng)的探照燈照射月球,產(chǎn)生的照度只有約一萬億分之一勒克斯,人眼根本無法察覺。激光亮度極高的主要原因是定向發(fā)光。大量光子集中在一個(gè)極小的空間范圍內(nèi)射出,能量密度自然極高。 激光的亮度與陽光之間的比值是百萬級的,而且它是人類創(chuàng)造的。 激光的顏色 激光的顏色取決于激光的波長,而波長取決于發(fā)出激光的活性物質(zhì),即被刺激后能產(chǎn)生激光切割的那種材料。刺激紅寶石就能產(chǎn)生深玫瑰色的激光束,它應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,比如用于皮膚病的治療和外科手術(shù)。公認(rèn)最貴重的氣體之一的氬氣能夠產(chǎn)生藍(lán)綠色的激光束,它有諸多用途,如激光印刷術(shù),在顯微眼科手術(shù)中也是不可缺少的。半導(dǎo)體產(chǎn)生的激光能發(fā)出紅外光,因此我們的眼睛看不見,但它的能量恰好能"解讀"激光唱片,并能用于光纖通訊。 激光分離技術(shù) 激光分離技術(shù)主要指激光切割技術(shù)和激光打孔技術(shù)。激光分離技術(shù)是將能量聚焦到微小的空間,可獲得105~1015W/cm2極高的輻照功率密度,利用這一高密度的能量進(jìn)行非接觸、高速度、高精度的加工方法。在如此高的光功率密度照射下,幾乎可以對任何材料實(shí)現(xiàn)激光切割和打孔。激光切割技術(shù)是一種擺脫傳統(tǒng)的機(jī)械切割、熱處理切割之類的全新切割法,具有更高的切割精度、更低的粗糙度、更靈活的切割方法和更高的生產(chǎn)效率等特點(diǎn)。激光打孔方法作為在固體材料上加工孔方法之一,已成為一項(xiàng)擁有特定應(yīng)用的加工技術(shù),主要運(yùn)用在航空、航天與微電子行業(yè)中。
(三)顏色極純
光的顏色由光的波長(或頻率)決定。一定的波長對應(yīng)一定的顏色。太陽光的波長分布范圍約在0.76微米至0.4微米之間,對應(yīng)的顏色從紅色到紫色共7種顏色,所以太陽光談不上單色性。發(fā)射單種顏色光的光源稱為單色光源,它發(fā)射的光波波長單一。比如氪燈、氦燈、氖燈、氫燈等都是單色光源,只發(fā)射某一種顏色的光。單色光源的光波波長雖然單一,但仍有一定的分布范圍。如氖燈只發(fā)射紅光,單色性很好,被譽(yù)為單色性之冠,波長分布的范圍仍有0.00001納米,因此氖燈發(fā)出的紅光,若仔細(xì)辨認(rèn)仍包含有幾十種紅色。由此可見,光輻射的波長分布區(qū)間越窄,單色性越好。 激光器輸出的光,波長分布范圍非常窄,因此顏色極純。以輸出紅光的氦氖激光器為例,其光的波長分布范圍可以窄到2×10^-9納米,是氪燈發(fā)射的紅光波長分布范圍的萬分之二。由此可見,激光器的單色性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何一種單色光源。
(四)能量密度極大
光子的能量是用E=hv來計(jì)算的,其中h為普朗克常量,v為頻率。由此可知,頻率越高,能量越高。激光頻率范圍3.846*10^(14)Hz到7.89510(14)Hz.電磁波譜可大致分為: ?。?)無線電波——波長從幾千米到0.3米左右,一般的電視和無線電廣播的波段就是用這種波; (2)微波——波長從0.3米到10^-3米,這些波多用在雷達(dá)或其它通訊系統(tǒng); ?。?)紅外線——波長從10^-3米到7.8×10^-7米; ?。?)可見光——這是人們所能感光的極狹窄的一個(gè)波段。波長從780—380nm。光是原子或分子內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)所發(fā)出的電磁波。由于它是我們能夠直接感受而察覺的電磁波極少的那一部分; ?。?)紫外線——波長從3 ×10^-7米到6×10^-10米。這些波產(chǎn)生的原因和光波類似,常常在放電時(shí)發(fā)出。由于它的能量和一般化學(xué)反應(yīng)所牽涉的能量大小相當(dāng),因此紫外光的化學(xué)效應(yīng)最強(qiáng); ?。?)倫琴射線—— 這部分電磁波譜,波長從2×10^-9米到6×10^-12米。倫琴射線(X射線)是電原子的內(nèi)層電子由一個(gè)能態(tài)跳至另一個(gè)能態(tài)時(shí)或電子在原子核電場內(nèi)減速時(shí)所發(fā)出的; ?。?)伽馬射線——是波長從10^-10~10^-14米的電磁波。這種不可見的電磁波是從原子核內(nèi)發(fā)出來的,放射性物質(zhì)或原子核反應(yīng)中常有這種輻射伴隨著發(fā)出。γ射線的穿透力很強(qiáng),對生物的破壞力很大。由此看來,激光能量并不算很大,但是它的能量密度很大(因?yàn)樗淖饔梅秶苄。话阒挥幸粋€(gè)點(diǎn)),短時(shí)間里聚集起大量的能量,用做武器也就可以理解了。
編輯本段激光切割的其他特性
激光有很多特性:首先,激光是單色的,或者說是單頻的。有一些激光器可以同時(shí)產(chǎn)生不同頻率的激光,但是這些激光是互相隔離的,使用時(shí)也是分開的。其次,激光是相干光。相干光的特征是其所有的光波都是同步的,整束光就好像一個(gè)“波列”。再次,激光是高度集中的,也就是說它要走很長的一段距離才會(huì)出現(xiàn)分散或者收斂的現(xiàn)象。 激光(LASER)是上世紀(jì)60年代發(fā)明的一種光源。LASER是英文的“受激放射光放大”的首字母縮寫。激光器有很多種,尺寸大至幾個(gè)足球場,小至一粒稻谷或鹽粒。氣體激光器有氦-氖激光器和氬激光器;固體激光器有紅寶石激光器;半導(dǎo)體激光器有激光二極管,像CD機(jī)、DVD機(jī)和CD-ROM里的那些。每一種激光器都有自己獨(dú)特的產(chǎn)生激光的方法。
適用產(chǎn)品
適合采用CO2激光切割的產(chǎn)品大體上可歸納為三類:
激光切割工程圖
第一類:從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度不宜制造模具的金屬鈑金件,特別是輪廓形狀復(fù)雜,批量不大,一般厚度;12mm的低碳鋼、;6mm厚的不銹鋼,以節(jié)省制造模具的成本與周期 。已采用的典型產(chǎn)品有:自動(dòng)電梯結(jié)構(gòu)件、升降電梯面板、機(jī)床及糧食機(jī)械外罩、各種電氣柜、開關(guān)柜、紡織機(jī)械零件、工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件、大電機(jī)硅鋼片等。第二類:裝飾、廣告、服務(wù)行業(yè)用的不銹鋼(一般厚度3mm)或非金屬材料(一般厚度20mm)的圖案、標(biāo)記、字體等。如藝術(shù)照相冊的圖案,公司、單位、賓館、商場的標(biāo)記,車站、碼頭、公共場所的中英文字體。
第三類:要求均勻切縫的特殊零件。最廣泛應(yīng)用的典型零件是包裝印刷行業(yè)用的模切版,它要求在20mm厚的木模板上切出縫寬為0.7~0.8mm的槽,然后在槽中鑲嵌刀片。使用時(shí)裝在模切機(jī)上,切下各種已印刷好圖形的包裝盒。國內(nèi)近幾年來應(yīng)用的一個(gè)新領(lǐng)域是石油篩縫管。為了擋住泥沙進(jìn)入抽油泵,在壁厚為6~9mm的合金鋼管上切出0.3mm寬的均勻切縫,起割穿孔處小孔直徑不能大于0.3mm,激光切割技術(shù)難度大,已有不少單位投入生產(chǎn)。