Question

激光加工的原理及特点有哪些

Answer 1

激光快速成型技术特点大概可分为一下集中：
1、制造速度快，成本低，节约了时间和成本。
2、采用非接触的加工模式，没有传统加工的残余力问题，工具的更新问题，无切割、噪声等，有利于保护环境。
3、可实现快速铸造，快速模具制造，特别适用于新品的开发和单件零件的生产。
激光快速成形却是采用一种全新的成形原理——分层加工、迭加成形。他是多种先进制造技术的集成。
目前，按照这种分层加工、迭加成形原理开发出的激光快速成形机有很多种，主要几种是：
1、液态光敏聚合物选择性固化
这种激光快速成形机所使用的构形材料是一种液态光敏聚合物，在紫外光的照射下会发生聚合固化反应，由液态变成固态，其优点是：能直接得到类似塑料的树脂件，且表面粗糙度较小。
其缺点是：
(1)成形过程中的化学和物理变化使得尺寸精度不易保证，且会发生蠕变；
(2)须对整个截面进行扫描固化，成形时间较长，成形后要进一步固化处理；
(3)由于未被激光束照射的部分仍为液态，因此对于悬伸部分要事先设计支撑，固化后再去除；
(4)光敏树脂固化后较脆，易断裂，可加工性不好，工作温度不能超过100℃，会吸湿膨胀， 抗腐蚀能力不强，且价格昂贵(140-2404 /kg)；
(5)产生紫外激光的激光管寿命2000小时左右。
2、薄型材料选择性切割
这种激光快速成形所使用的构形材料是事先涂有热熔胶的纸，其成形过程与前面所述的制作地形模型的过程相似，
其优点是：
(1)尺寸精度较高；
(2)只须对轮廓线进行切割，制作效率高；
(3)无需设计支撑；
(4)制成的样件有类似木质制品的硬度，稍作处理后可在200℃以下环境中使用，可进行一定的切削加工；
(5)所用二氧化碳激光器寿命达20000小时；
(6)构形材料价格便宜(8/kg)。
其缺点是：
(1)不能直接制作塑料件；
(2)表面粗糙度较高，工件表面有明显的台阶纹，成型后要进行打磨；
(3)易吸湿膨胀，成形后要尽快表面防潮处理；
(4)工件缺少弹性。
3、丝状材料选择性熔复
这种快速成型机所使用的构形材料是丝状热塑性材料，其工作原理类似于标花蛋糕的制作， 丝状材料由供丝机构送进喷头，在喷头中加热到熔融态，按照截面形状涂覆在工作台上，并 快速冷却固化，一层完成后喷头上升一个层高，再进行下一层的涂覆,其优点是：
(1)能直接制作ABS塑料；
(2)尺寸精度较高；
(3)材料利用率高。
其缺点是：
(1)表面粗糙度较高，需后处理；
(2)成形时间较长；
(3)材料昂贵(250-458/kg)；
(4)悬臂结构处要设置支撑，不过新型FDM快速成形机上设置了两个喷头，一个喷成形材料 ，另一个喷支撑材料，并且支撑材料可以进行水溶去除，减小了后处理时间。
4、粉末材料选择性烧结
这种快速成型机的工作原理与SLA相仿，不过所用成形材料不是液态的光敏树脂，而是粉末状的高分子材料、金属或陶瓷与粘结剂的混合物等，粉粒直径为50-125靘，成形时先在工作台上铺一层粉末材料，并加热至略低于熔化温度，然后激光束按照截面形状进行扫描，被扫描的部分材料熔化、粘接成形，不被扫描的粉未材料仍呈粉粒状作为工件的支撑，一层完成成形后，工作台下降一个层高，再进行下一层的铺料和烧结，其优点是：
(1)可直接得到塑料、陶瓷或金属件，可加工性好；
(2)无需设计支撑。
其缺点是：
(1)成形件结构疏松多孔，表面粗糙度较高；
(2)成形效率不高；
(3)得到的塑料、陶瓷或金属件远不如传统成形方法得到的同类材质工件， 需进行渗铜等后处理，但在后处理中难于保证制件尺寸精度。