20世纪中期，激光技能面世。经过一代代科研技能人员的继续尽力，激光技能现已得到长足的开展和完善，从开端的原理技能开发阶段开展到实践运用领域。进入21世纪，激光技能特别是激光加工技能在工业技能领域的运用现已得到了遍及，取得了适当不错的经济效益和社会效应，对天然科学技能的开展和社会经济的前进发挥了活跃的效果。

　　激光加工技能（图1）便是把光的能量，经过透镜聚集，构成能量密度极高的激光束，运用激光束与物质相互效果的特性对资料（包含金属与非金属）进行切开、焊接、外表处理、打孔、微加工等的一门技能。激光加工技能作为先进制作技能已广泛运用于轿车、电子、电器、航空、冶金、机械制作等国民经济的重要部分，对进步产品质量、劳动出产率、自动化，削减污染、资料耗费等起到愈来愈重要的效果。在各个领域，以激光切开、激光打标和激光焊接的运用最为广泛。

　　传统切开工艺有气割、机械加工切开、冲裁剪切、等离子切开等。气割尽管切开速度快，切开厚度大，可是切开尺度精度显着欠安，切开本钱较大且后续加工本钱较高；机械加工切开尽管切开精度较高，但切开速度太慢，无法切开杂乱曲线，切开时资料损耗严峻；冲裁剪切功率较高，本钱最低，可是加工质量不高，加工规模有限，特别是在加工厚板和杂乱曲线形状板材时效果很差；等离子切开尽管功率较高，切开断面比上述几种加工办法的切开断面质量都好，可是切开精度只能到达毫米等级，也便是说只能进行粗加工和半精加工。

　　与传统切开工艺比较较，激光切开工艺（图2）的优势较显着：切开速度快，功率高，加工规模大，加工时由所以用光束替代传统的刀具或火焰，切断润滑平坦，一般不需求后续加工，切开热影响区小，板材变形小，切开缝小（板材运用率高），切断没有机械应力，无剪切毛刺，加工精度高，重复性好，不损害板材外表，数控编程，加工规模大，无需开模，经济省时；特别是加工曲线时，优势最为显着。与冲裁剪切加工比较，加工面润滑圆润，没有冲裁加工曲线时显着的接刀痕迹，加工时因为板材停止，也防止了板材外表运动时呈现划痕。

　　激光切开是运用经聚集的高功率密度激光束照耀工件，使被照耀的资料敏捷熔化、汽化、烧蚀或到达燃点，一起凭借与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，然后完成将工件割开。激光切开归于热切开办法之一。激光切开可分为激光汽化切开、激光熔化切开、激光氧气切开、激光划片与操控开裂四类。

　　激光汽化切开是运用高能量密度的激光束加热工件，使温度敏捷上升，在十分短的时刻内到达资料的沸点，资料开端汽化，构成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大，在蒸气喷出的一起，在资料上构成切断。激光汽化切开多用于极薄金属资料和非金属资料的切开。

　　激光熔化切开时，用激光加热使金属资料熔化，然后经过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体（Ar、He、N2等），依托气体的强壮压力使液态金属排出，构成切断。激光熔化切开不需求使金属彻底汽化，所需能量只要汽化切开的1/10。激光熔化切开首要用于一些不易氧化的资料或活性金属的切开，如不锈钢、钛、铝及其合金等。

　　激光氧气切开原理类似于氧乙炔切开。它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切开气体。喷吹出的气体一方面与切开金属效果，发生氧化反响，放出许多的氧化热；另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反响区吹出，在金属中构成切断。因为切开过程中的氧化反响发生了许多的热，所以激光氧气切开所需求的能量仅仅熔化切开的1/2，而切开速度远远大于激光汽化切开和熔化切开。激光氧气切开首要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属资料。

　　激光划片是运用高能量密度的激光在脆性资料的外表进行扫描，使资料受热蒸宣布一条小槽，然后施加必定的压力，脆性资料就会沿小槽处裂开。

　　前三种切开办法是现在激光切开的首要运用办法。从现在商场上激光切开机运用的状况来看，激光在切开黑色金属上运用效果较好，切开速度快，切开厚度能够到达20mm乃至更高。因为有色金属的分子结构对激光束的反射效果，激光切开有色金属效果稍差，并且机床上必需求装备反光镜。据统计，切开铝合金金属的厚度不超越黑色金属的一半。切开铜合金效果更差，特别是切开紫铜。

　　国外在激光切开技能上研讨较早，所研讨出产的激光切开机加工精度和稳定性均不错。国内商场上运用的国外品牌切开机有德国的通快、瑞士的百超、意大利的普瑞玛、比利时的LVD、日本的AMADA等品牌，从运用状况来看德国通快的激光切开机质量愈加杰出一些，可是价格也是最高的。国内激光切开领域近几年也鼓起一些民族品牌，像大族，楚天，乃至金方圆，扬力都有进行激光切开机的出产，可是机床首要部件均为原装进口，并且整机加工效果质量稳定性不高。限于现在国内这种状况，国家对进口激光切开机实施免关税方针。

　　激光切开的核心部件是激光发生器。激光发生器类型有CO2激光器和光纤激光器。CO2激光器是经过高压对经过激光器光腔里的必定份额的CO2，He和N2的混合气体放电，混合气体中的原子受激开释能量，能量以光子或电子的办法输出构成激光。CO2激光器所发射的激光为可见光，长时刻直视会构成视网膜和皮肤细微损害，操作时主张操作人员配带防护眼镜。光纤激光器是指用掺稀土元素的玻璃光纤作为增益介质的激光器，在泵浦光的效果下，光纤内极易构成高功率密度，构成激光作业物质的激光能级“粒子数回转”，当当令参加正反馈回路（构成谐振腔）便可构成激光振动输出。输出的为不可见光，直视会构成视网膜和皮肤的严峻受损，操作时操作者有必要佩戴特别防护眼镜。CO2激光器光路结构较杂乱，光学镜片损耗也较大。对环境要求较高（尘土较少），设备要求与震源阻隔，保证激光器枯燥和恒温。光纤激光器光路简略，对环境要求不高（对尘埃、震动、冲击、温度、湿度有较高的容忍度）。切开薄板时光纤激光器速度更快，切开厚板时CO2激光器才能更强。CO2激光器不能切开高反射金属板材。光纤激光器能够切开薄铜金属板。

　　激光焊接（图3）是激光技能的一个重要领域。激光焊接的作业原理是运用高能量的激光脉冲对资料进行细小区域内的部分加热，激光辐射的能量经过热传导向资料的内部分散，将资料熔化后构成特定熔池。它是一种新式的焊接办法，激光焊接首要针对薄壁资料、精细零件的焊接，可完成点焊、对接焊、叠焊、密封焊等，首要特色：深宽比高，焊缝宽度小，热影响区小、变形小，焊接速度快，焊缝平坦、漂亮，焊后无需处理或只需简略处理，焊缝质量高，无气孔，可准确操控，聚集光点小，定位精度高，易完成自动化。

　　激光焊接时，可将入热量降到最低的需求量，热影响区金相改动规模小，且因热传导所导致的变形亦最小。

　　32mm板厚单道焊接的焊接工艺参数经检定合格，可下降厚板焊接所需的时刻，乃至可省掉填料金属的运用。

　　不需运用电极，没有电极污染或受损的顾忌，且因不归于触摸式焊接制程，夹具的耗费及变形可降至最低。

　　激光束易于聚集、对准及受光学仪器所扶引，可放置在离工件适当之间隔，且可在工件周围的机具或妨碍间再扶引，其他焊接规律因遭到上述的空间约束而无法发挥。

　　因为激光焊接具有以上特性，激光焊接在民用车辆制作领域运用较为遍及。高铁制作职业，轿车制作职业中激光焊接是首要的焊接工艺，可是激光焊接也有不少缺陷。激光焊接的首要缺陷：

　　最大可焊厚度遭到约束，浸透厚度远超越19mm的工件，出产线上不适合运用激光焊接。

　　选用高能量激光束焊接时，需运用等离子操控器将熔池周围的离子化气体驱除，以保证焊道的再现。

　　特别是终究一条缺陷，设备价格昂贵。与一般焊机数千元一台比较较，激光焊机动辄数十万，乃至数百万一台的价格极大的约束了激光焊接技能的运用遍及。

　　激光刻字的作业原理是以能量密度极高的激光束在计算机的操控下，照耀到需求打标的产品外表，使产品外表瞬间熔化或汽化，然后在产品外表标刻出需求的文字或图画标识，如图4所示。激光刻字也叫激光打标，激光打标的特色：永久结实、图画精巧、高速高效、非触摸办法、重复精度高、无须制版、没有污染、易于完成与出产线同步飞翔打印等特色。符号内容能够是数字、字母、汉字、图形图象、条形码等。激光刻字是现在世界盛行的最为先进的打标形式，十分习惯现代化出产（高功率、快节奏）。如表1所示是几种符号工艺的比照，从中能够看出来，激光打标技能的优势是十分显着的。

　　激光快速成形技能（图5）是现代制作技能的一个严重革新。是激光技能在工业领域运用的一个拓宽。跟着全球商场一体化进程的加快，制作业的竞赛十分激烈，产品的开发速度日益成为竞赛的首要矛盾。一起，制作业需求满意日益改动的用户需求，又要求制作技能有较强的灵活性，能够以小批量乃至单件出产而不添加产品的本钱。激光快速成形（RP-Rapid Prototyping）技能是一种用资料逐层堆积出制件的制作办法。或许更浅显的说其实便是电脑规划3D图形，运用激光发生的高温依照3D图形烧结金属粉末，发生金属构件。选用该技能能在几小时或几十小时内直接从CAD三维实体模型制作出原型，与图纸和计算机屏幕供给的信息比较，快速成形供给了一个信息更丰厚、更直观的实体。特别是在产品开发阶段，运用快速成形技能全面考虑各种因素，力求使开发能够一次获得成功，然后缩短开发周期，进步产品质量，下降本钱，防止开发的出资危险。

　　立体光固化造形是将计算机操控下的紫外线激光以预订零件各分层截面的概括为轨道对液态树脂逐点、逐层进行扫描，使被扫描的树脂薄层发生光聚合反响而固化成形。

　　叠层法呈现于1985年。首先在基板上铺一层箔材（如纸张），然后用必定功率的红外激光在计算机的操控下按分层信息切出概括，一起将非零件部分按必定的网格形状切成碎片以便去除，加工完一层后，再铺上一层箔材，用热辊碾压，使新铺上的一层在粘接剂的效果下粘在已成形体上，再切开该层的形状，如此重复直至加工结束。终究去除切碎的剩余部分，便可得到完好的零件。

　　激光选区烧结法归于机械工程学科特种加工工艺的领域，于20世纪80年代后期鼓起，源于美国，后经技能变革，连续传播到日本、西欧和我国。激光选区烧结法是一项多学科穿插多技能集成的先进制作技能，也是制作业理论研讨效果中具有代表性的效果之一。

　　融熔堆积法是1988年创造的，运用喷头中喷出的熔化资料在X－Y作业台的带动下，按截面形状铺在底板上，一层一层加工，终究制作出零件。商品化的FDM设备运用的资料规模很广，如铸造白腊、尼龙、热塑性塑料、ABS等。此外为进步功率能够选用多个喷头。

　　激光快速成形技能与铸造车间现有的精细铸造工艺相结合，使铸造车间自己有才能快速出产各类大尺度、结构杂乱熔模精细铸件所用蜡模，削减许多外协费用，一起关于单件、小批量熔模精细铸件的出产能够不必模具，然后节约许多模具加工费用，大大缩短出产周期，为新产品研发和开发节约了许多宝贵时刻，下降了出产本钱，并且也使铸造车间精细铸造水平有所进步，为保证后续类型产品中精细铸件出产任务的顺利完成打下杰出的根底。能够必定未来激光快速成形技能将得到愈加广泛的运用。

　　激光热处理（图6）是一种外表热处理技能。即运用激光加热金属资料外表完成外表热处理。它能够对金属完成相变硬化（或称作外表淬火、外表非晶化、外表重熔淬火）、外表合金化等外表改性处理，发生用其大外表淬火达不到的外表成分、安排、功能的改动。经激光处理后，铸铁外表硬度能够到达60HRC以上，中碳及高碳的碳钢，外表硬度可达70HRC以上，然后进步其抗磨性、抗疲劳、耐腐蚀,抗氧化等功能，延伸其运用寿命。在钣金职业中，AMADA数控转塔冲床的转塔就选用激光淬硬处理，处理后的转塔耐磨功能特别好。

　　因为激光加工技能有许多优势，激光在工业制作中所显示出的低本钱、高功率以及运用的巨大潜力，成为世界首要工业国家之间相互竞赛的动力，纷繁将激光技能作为本国重要的尖端技能给予活跃支持，赶紧拟定国家级激光工业开展计划。现在德国、日本、美国等发达国家的激光技能处于领先水平。它们的技能在新的运用领域不断拓宽延伸，开发速度惊人。它们在首要的大型制作业，如轿车、电子、机械、航空、钢铁等职业中，基本完成了用激光加工工艺对传统工艺的更新换代，进入“光制作”年代。国外激光工业开展还有一个明显的特色是工业链专业化分工越来越明细，相关器材到达了同职业最高水平，打造了一个完善的激光工业链。

　　我国激光技能研讨在国家“六五”至“十一五”科技项目的支持下逐步构成了以华中科技大学和中科院四大光机为典型代表的研讨机构，在激光器的一些核心技能研发上已构成较全面的技能效果，构成了5个国家级的激光技能研讨中心。可是我国激光技能研讨与国外先进技能还有必定距离。国内激光研讨机构正在加强力度，经过跨国沟通和自主立异相结合来缩短与世界先进技能的距离。总归，跟着我国由制作业大国向制作业强国改变，激光加工技能越来越遭到制作业的注重，国内大型、重型企业也越来越重视激光加工设备的开展，我国激光加工职业的明日必定十分光亮。