電子束加工與激光加工的互補性

電子束焊接問世10年后，日本大阪大學于1967年研制出世界上第一臺功率為1kW的CO 2 激光加工機，并用于焊接和切割薄板。30年來，激光加工已從實驗室走向了實用化階段，并進入了原來由電子束加工的各個領域，大有取代電子束加工的勢頭。但實踐證明，激光和電子束作為高能量密度熱源，除了具有很多相同技術(shù)特點外，在技術(shù)和經(jīng)濟性能上，針對不同的應用場合，仍有各自不同的特點。因此在實際應用中，合理地選取其中一種加工手段就成為非常必要的工藝選擇過程。

本文將通過某些應用實例，說明電子束加工與激光加工的互補性，為合理地應用提供參考意見。

一、小功率激光加工的迅速發(fā)展

激光進入加工領域后，不斷努力提高輸出功率，1kW以上的軸流、2kW以上的 CO2及300W以上的 YAG 激光器已廣泛的用于切割、焊接和熱處理等工業(yè)生產(chǎn)線上。然而，近幾年來發(fā)展更快的則是小功率激光器，從數(shù)量上看，用于加工的封離式CO2激光器和燈泵浦的YAG激光器每年都以20～25%的速度增長。準分子激光器、二極管激光器及二極管泵浦的固體激光器在材料加工領域的應用也得到了發(fā)展，從1994年到1996年三年之間，每年都成倍增長。

以前小功率激光在材料加工方面主要用于半導體及微電子制造業(yè)的打標、鉆孔、曝光、退火及調(diào)阻等。而在其他工業(yè)部門及生活用品的加工中，雖然也用于打標、非金屬切割、薄件焊接和打孔等各種加工，但總體上數(shù)量不算大。封離式CO2激光器具有尺寸小、使用方便和價格低廉等優(yōu)點，但在材料加工方面應用得還不多。一是因為對其潛在的應用價值認識不足;二是受其本身輸出功率小的限制。近年來封離式射頻激勵CO2激光器發(fā)展迅速，為開拓新的應用領域創(chuàng)造了條件。美國相干公司研制出了連續(xù)輸出功率500W(脈沖功率1.5kW)的慢流射頻激勵CO2激光器，其外形尺寸只有280×240×1200mm，重量61kg。一次充氣后使用壽命達2～2.5萬小時，并已用于模切板和陶瓷基片的切割。

三維快速成型技術(shù)的出現(xiàn)，為小功率CO2激光器開辟了一個極其重要的應用領域。除紫外激光曝光方式外，還作為激光燒結(jié)和激光切紙再熱壓方式的熱源。這種型模制造技術(shù)具有成本低、周期短、精度高等特點，應用廣泛。