先进激光加工技术

《先进激光加工技术》从激光加工设备、过程控制、材料加工、工艺技术等方面，论述了激光材料加工的相关应用技术。内容既包括激光材料加工中相对成熟的应用技术，如激光焊接、激光切割、激光打孔等，同时还涉及众多前沿应用技术领域，如半导体激光材料加工、短脉冲制孔技术等。全书包括12章，相关应用技术按专题展开。

　　巩水利，男，1985年毕业于沈阳工业大学焊接专业，2001年获得西安交通大学材料科学与工程专业工学博士学位。中国航空工业集团公司特种加工技术首席专家，北京航空制造工程研究所副总工程师，高能束流加工技术重点实验室常务副主任，享受国务院“政府特殊特贴”。中国航空研究院教授、博士生导师；华中科技大学教授、博士生导师；大连理工大学、北京工业大学和沈阳航空航天大学兼职教授。国际焊接学会航空专委会主任，中国焊接学会高能束流和特种焊接委员会主任，中国特种加工学会增材制造专委会副主任，中国光学学会激光加工委员会常委，《激光加工》杂志编委。主要从事高能束流与特种能场制造技术研究，研究方向包括：高能束流与特种能场的特性，检测及调制，复合与优化；高能束流，特种能场与材料的相互作用机理；高能束流与特种能场制造的新原理、新工艺、新方法及其应用；高能束流与特种能场过程稳定性机制与质量控制原理和方法。自工作以来，共获部委级科学技术进步奖14项，其中一等奖2项，二等奖1项，获得技术专利26项，在国内外刊物发表论文120余篇。                                                               

 第1章激光材料加工概述
1.1激光产生的基本原理
1.1.1基本概念
1.1.2激光产生的基本条件
1.2激光束的特性
1.3激光材料加工
1.3.1激光材料加工基本原理
1.3.2激光材料加工基本特点
1.3.3激光材料加工分类
1.3.4激光加工技术在航空工业中的应用
第2章激光与材料的相互作用
2.1引言
2.2材料表面对激光的吸收与加热
2.2.1材料宏观光学常量与激光吸收之间的关系
2.2.2激光在材料中的微观吸收机理
2.2.3激光吸收率
2.2.4激光热源模型及其在固体材料中产生温度场
2.3激光作用材料的熔化和汽化
2.3.1激光作用下材料的浅层熔化
2.3.2激光作用下材料的深层熔化
2.3.3激光作用下材料的小孔现象与液态质量迁移
2.3.4激光作用下材料的汽化
2.3.5激光作用下材料的后退速度与气态质量迁移
2.4激光诱导等离子体及其力学效应
2.4.1激光等离子体产生机制
2.4.2等离子体对激光的吸收和激光等离子体屏蔽现象
2.4.3激光支持的吸收波
2.4.4激光与材料表面的冲量耦合
2.5激光作用材料组织相变
第3章材料加工类激光器设备
3.1前言
3.1.1激光器的组成
3.1.2激光器的分类
3.2常用激光器的原理与结构
3.2.1He—Ne激光器
3.2.2CO2激光器
3.2.3Nd：YAG固体激光器
3.2.4光纤激光器
3.2.5碟片激光器
第4章激光材料加工系统组成
4.1引言
4.2激光器
4.3光路整形与传输系统
4.3.1光路整形系统
4.3.2光束传输系统
4.4运动轨迹控制与操作系统
4.5典型激光材料加工系统与设备
4.5.1大功率CO2激光多功能加工设备
4.5.2大功率YAG激光焊接平台
4.5.3双光束激光焊接系统——基于机器人激光双光束填丝焊接系统
4.5.4先进激光切割设备——大型数控五轴联动光纤激光切割机
4.5.5激光制孔设备
4.5.6激光增材制造设备
4，5.7激光冲击强化设备
第5章激光产品危害及材料加工安全防护
5.1激光产品危险等级分类
5.1.1第Ⅰ类激光设备
5.1.2第Ⅱ类激光设备
5.1.3第Ⅲa类激光设备
5.1.4第Ⅲb类激光设备
5.1.5第Ⅳ类激光设备
5.2激光危害
5.3激光安全使用的防护标准和措施
5.3.1激光防护安全标准
5.3.2激光防护措施
5.3.3激光的安全与防护
5.4激光材料加工工程要求
第6章激光焊接技术基础
6.1激光焊接的原理与特点
6.2激光焊接技术基础研究与应用
6.2.1激光焊接熔池行为研究
6.2.2激光深熔焊接过程监测技术
6.2.3激光焊接缺陷形成机理与控制技术研究
6.2.4激光焊接接头形状、组织与性能相关性
6.2.5激光焊接工艺优化与过程稳定性控制技术研究
6.3先进激光焊接技术
6.3.1激光深熔焊接
6.3.2激光热导焊接
6.3.3激光钎焊
6.3.4偏心回旋光束激光焊
6.3.5水下激光焊
6.3.6激光压焊
6.3.7激光—电弧复合焊接技术
6.3.8激光填丝焊技术
6.3.9双光束激光焊接
6.3.10超窄间隙激光焊接
6.4激光焊接自动化及质量控制技术
6.5激光焊接技术应用研究
6.6激光焊接技术发展趋势
6.6.1高功率、低成本、高可靠性的焊接激光器成为未来发展的主流
6.6.2集成化、智能化、柔性化成为未来激光焊接技术发展的重要方向
第7章典型钛合金激光焊接技术及其应用研究
7.1典型钛合金激光深熔焊缺陷形成机理与控制技术
7.1.1钛合金激光焊气孔特征
7.1.2钛合金激光焊气孔形成机理分析
7.1.3钛合金激光焊气孔缺陷控制技术
7.1.4小结
7.2激光深熔焊接焊缝成形与工艺参数优化
7.2.1薄板钛合金激光焊缝成形观察与热作用分析
7.2.2焊接工艺参数对焊缝成形的影响
7.2.3小结
7.3激光深熔焊接焊缝成形与性能相关性
7.3.1钛合金激光焊的焊缝组织特征
7.3.2钛合金激光焊接头的力学性能
7.3.3小结
第8章铝合金激光焊接技术及其应用研究
8.1铝合金激光深熔焊接熔池行为
8.1.1铝合金激光深熔焊接过程金属蒸气／等离子体行为
8.1.2铝合金激光深熔焊接过程小孔行为
8.2铝合金激光深熔焊气孔缺陷形成机理研究
8.2.1铝合金激光深熔焊焊缝气孔特征
8.2.2铝合金激光深熔焊缝气孔缺陷的影响因素
8.2.3小孔行为对激光深熔焊焊缝工艺型气孔的影响
8.3铝合金激光深熔焊焊缝表面下塌缺陷机理研究
8.3.1焊缝表面下塌的影响因素
8.3.2熔池行为对激光深熔焊焊缝表面下塌的影响
8.4铝合金激光深熔焊接焊缝成形与性能相关性
8.4.1试验方法和试验条件
8.4.2试验结果及分析
8.4.3焊缝的断裂机理
8.4.4结论
8.5典型结构激光焊接——铝合金套筒激光电弧复合焊接
8.6铝合金激光焊接应力与变形行为及控制技术研究
8.6.1残余应力测量方法
8.6.2测试试件及工艺
8.6.3测试方法和布点方案
8.6.4残余应力测量结果及其分析
第9章激光表面处理技术
9.1概述
9.2激光表面热处理
9.2.1激光熔覆
9.2.2激光合金化
9.2.3激光相变硬化
9.2.4激光快速熔凝
9.2.5激光非晶化
9.3激光冲击强化
9.3.1激光冲击强化的原理和特点
9.3.2激光冲击强化的应用及进展
9.3.3激光冲击强化整体叶盘
9.3.4激光冲击强化焊接结构
9.3.5孔结构强化
9.3.6激光冲击成形机翼壁板
9.3.7核工业上的应用
9.3.8其他方面的应用
9.3.9*新技术发展
9.4激光毛化
9.4.1激光毛化原理
9.4.2激光毛化技术的特点
9.4.3激光毛化技术应用现状
9.5激光喷涂及复合热源喷涂
9.5.1激光喷涂
9.5.2复合热源喷涂
9.6激光表面抛光和清理
9.6.1激光抛光
9.6.2激光清洗
9.7激光表面结构功能一体化制造技术
9.7.1概念内涵
9.7.2发展现状及应用前景
……
第10章激光增材制造技术
第11章激光切割技术
第12章激光制孔技术
参考文献                                                               

我国的光纤激光器的应用和产业化发展也很快。尤其是国家提出要加快培育和发展战略性新兴产业的决定，更加有力地提升了光纤激光器技术的产业发展。中国科学院西安光学精密机械研究所研制出全光纤激光器，输出功率达到1000W，并对功率合成技术有了较大的发展；武汉瑞科公司生产了新的15W和30W脉冲光纤激光器，特别适合于高速打标、硅片划线等工艺；南开大学、华南理工大学都进行了掺Er3 光纤的研究，取得长足的进展；上海团结普瑞玛公司的OLPC 1530平面激光切割机，已经在航天、汽车、电器、兵器工业和包装印刷等不同领域应用。大族激光的B3015LS—2000激光切割机，切割速度达到19m／min，在汽车制造、厨具加工等行业有着很大的市场潜力。华工激光，法力莱Walc系列大幅面数控光纤激光与等离子共轨切割机，对厚板、中板都能一次上料完成切割；南京四开电子企业有限公司与清华大学合作，研制出五轴联动激光加工机床，光纤激光器的转换效率可达到30%。武汉楚天激光集团股份有限公司制备出的大型光纤激光器切割机成功用于升空的神舟七号飞船，还在军工加工领域做出重要贡献。北京航空制造工程研究所在国内首次研制成功了大型龙门式五轴联动光纤激光切割机和大功率双光束光纤激光填丝焊接设备，并成功应用于先进飞机零件的精密切割和焊接。