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激光加工主要用于切割、表面處理、焊接、打標(biāo)和打孔等。激光表面處理包括激光相變硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。激光加工技術(shù)已在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，隨著激光加工技術(shù)、設(shè)備、工藝研究的不斷深進(jìn)，將具有更廣闊的應(yīng)用遠(yuǎn)景。由于加工過程中輸進(jìn)工件的熱量小，熱影響區(qū)和熱變形小；加工效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。波長為1.06μm金屬材料的精密切割、微孔加工、精密焊接等。此外在不需很高功率的半導(dǎo)體制造領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用遠(yuǎn)景，如打標(biāo)、微調(diào)、掩模修整、刻劃和切割等。高輸出功率的YAG激光器目前在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。通過切割對比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用高功率YAG激光器可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量不低于二氧化碳激光器的鋼板切割加工。YAG激光器通過光纖傳輸控制，可以在不銹鋼板上打出高深寬比的微孔。波長為1.06μm的YAG激光器由于波是非、金屬表面的反射率低，故適用于金屬材料的精密切割、微孔加工、精密焊接等。YAG激光器的脈寬和波長可調(diào)，其基本波長為1064nm，通過非線性光學(xué)元件可以獲得二次諧波(532nm)、三次諧波(355nm)和四次諧波(266nm)。四次諧波的波長與KrF準(zhǔn)分子激光器的波長相近，因此可用于精密的刻蝕加工。此外YAG高倍頻激光器操縱輕易、輸出穩(wěn)定。激光加工技術(shù)有以下很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

　　(1)可以對多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點(diǎn)的材料。

　　(2)無需直接作用于工件；生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

　　(3)加工速度快，并且是局部加工，對非激光照射部位沒有或影響極小。其影響區(qū)小，工件變形小。

　　(4)激光束易于導(dǎo)向、聚焦實(shí)現(xiàn)作各方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合，形成智能化控制系統(tǒng)。

　　4 激光加工機(jī)械密封的應(yīng)用

　　機(jī)械密封環(huán)所用的材料，一般是以WC為代表的各種硬質(zhì)合金以及各種新陶瓷，如SiC、SiN等，它們都具有很大的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。激光加工是指利用高能量密度激光束對材料表面進(jìn)行往除材料的一種特殊加工方法。到目前為止，該方法廣泛應(yīng)用的技術(shù)有激光切割、激光打孔、激光打標(biāo)等。激光加工機(jī)械密封環(huán)表面微凹坑，實(shí)現(xiàn)密封的高性能運(yùn)行，已有一定程度的研究。由于激光加工是一種瞬時(shí)、局部熔化、氣化的熱加工，影響因素很多，因此精微加工時(shí)，精度和表面粗糙度不易保證，必須進(jìn)行反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，尋找優(yōu)化的工藝參數(shù)及公道輔助工藝措施，才能保證加工質(zhì)量要求。

　　對于機(jī)械密封端面改形及表面處理，普通加工方法顯得嚴(yán)重不足。激光加工無疑是密封環(huán)端面形貌改良的最佳方法。通過研究不同的激光器，不同的激光強(qiáng)度，不同的輔助條件來尋找一種合適的加工設(shè)備，國內(nèi)外在這方面都取得了一定的進(jìn)步。Muller在1997年利用激光技術(shù)加工出了“液體回流式”流體潤滑機(jī)械密封的槽型，并采用有限元法分析了端面之間流體的活動(dòng)，以及通過試驗(yàn)驗(yàn)證了這種槽型能產(chǎn)生更大的承載能力。Etsion教授也利用激光技術(shù)進(jìn)行密封表面規(guī)則微凹坑的加工，刻出不同幾何外形、大小和孔隙率的微凹坑如圖3所示，并對均勻孔直徑為90μm，不等孔深2～26μm，孔隙率25％的激光紋理環(huán)進(jìn)行了磨損試驗(yàn)。在國內(nèi)，天津激光研究所利用激光打標(biāo)技術(shù)在陶瓷密封環(huán)上加工出了深度不等的螺旋槽。

　　流體動(dòng)壓型密封受到流體動(dòng)壓軸承的啟示，通過在密封端面上開槽、臺(tái)階、斜面、孔等主動(dòng)利用流體動(dòng)、靜壓特性。在端面上開槽主要是開微米級的槽，深度大約3—5μm，略大于端面問的間隙1μm。利用激光加工而成的非接觸式機(jī)械密封，其密封面問的摩擦只有流體之間的內(nèi)摩擦，并且工作在流體潤滑狀態(tài)下，這就大大延長了機(jī)械密封的壽命。

5 展看與趨勢

　　基于流體動(dòng)壓潤滑理論的非接觸式機(jī)械密封，通過密封環(huán)端面改形技術(shù)來實(shí)現(xiàn)非接觸、零泄露。由于節(jié)能、環(huán)保的要求，對密封性能要求越來越高。激光加工機(jī)械密封端面，實(shí)現(xiàn)各種形貌特征，必將是一個(gè)趨勢。目前非接觸式研究還不夠成熟，激光加工的密封產(chǎn)品還沒有成為規(guī)模，還不是非常普及。怎樣選擇合適的激光加工參數(shù)和輔助條件，使加工出的產(chǎn)品造型尺寸精確，是一個(gè)重要的課題。應(yīng)用激光加工方法，加工出各種外形的端面形貌，使之具有非接觸液體潤滑的能力，具有巨大的實(shí)用價(jià)值。

　　在激光加工技術(shù)方面還有很多課題需要研究，如降低加工裝置本錢、進(jìn)步加工效率及加強(qiáng)復(fù)雜零件加工的適應(yīng)性等，特別是在精細(xì)加工方面，如何進(jìn)步光束質(zhì)量、聚光性以及輸出功率均是重要的研究課題。激光加工作為一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)、數(shù)控等先進(jìn)技術(shù)的自動(dòng)化加工方式，今后隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，必將獲得更大的應(yīng)用和發(fā)展。采用激光處理技術(shù)可以擴(kuò)大密封的使用范圍，進(jìn)步密封的可靠性，節(jié)省輔助設(shè)備。因此研究機(jī)械密封端面的激光加工方法及具有激光加工槽形的機(jī)械密封的性能，具有巨大的技術(shù)潛力和更大的貿(mào)易價(jià)值。