激光鐳雕

    鎂合金具有高的比強度、比剛度、導熱性、可切削加工性和可回收性，被稱(chēng)為21世紀的“綠色”工程材料。近年來(lái)，鎂合金材料在各種機殼、“陸?？铡苯煌ㄟ\載工具、國防工業(yè)等方面獲得了廣泛的應用，隨著(zhù)鎂的提煉及深加工技術(shù)的發(fā)展，鎂合金材料已成為繼鋼鐵和鋁之后的第三大類(lèi)金屬材料，在全球范圍內得到快速發(fā)展。 

    本文在綜述國內外鎂合金激光切割、激光焊接、激光表面改性等技術(shù)的基礎上，對鎂合金的激光加工技術(shù)進(jìn)行了研究。 

1 、鎂合金的激光加工切割技術(shù) 

    切割是鎂合金材料深加工的首要環(huán)節，良好的切割質(zhì)量是材料深加工的保證。與傳統切割方法相比，激光切割具有更高的切割精度、更低的粗糙度和更高的生產(chǎn)效率。目前，國內外對鎂合金激光切割的研究尚屬鮮見(jiàn)。 

     我們利用500W固體脈沖Nd：YAG激光對4mm厚AZ31B鎂合金板材進(jìn)行了切割工藝研究。激光切縫窄細，上縫寬0.45mm、中縫寬0.22mm、下 縫寬0.35mm，切縫垂直度為0.05mm，切面波紋小且分布規露。熱影響區不明顯，切縫的整體寬度約為空氣等離子弧切割的1/4。但是，切縫的下表面 有輕微的氧化現象，切面有80μm厚的組織形貌為等軸晶的重熔層。

     工藝研究得出的結論是:切縫寬度隨著(zhù)放電電壓、脈沖寬度、脈沖頻率的增大而增大，切割速 度與輔助氣體對切縫寬度的影響不大。

２、激光加工與鎂臺金材料的作用機理 

     鎂合金材料的 激光加工是基于光熱效應的熱加工，前提是激光被鎂合金材料吸收并轉化為熱能。從原子結構理論分析，激光對金屬材料的作用是高頻電磁場(chǎng)對物質(zhì)中自由電子的作 用，材料中的自由電子在激光誘導作用下發(fā)生高頻振動(dòng)，通過(guò)韌致輻射，部分振動(dòng)能量轉變?yōu)殡姶挪ㄏ蛲廨椛?，其余轉化為電子的平均動(dòng)能，再通過(guò)電子與晶格之間 的馳豫過(guò)程轉變?yōu)闊崮堋?nbsp;

不同材料對于不同波長(cháng)的激光加工的吸收有很大的差別，吸收率AN，表示為：newmaker.com

    其中：c0為光速，c0=3×108m/s為入射激光的波長(cháng)；為金屬材料的導電率。從式可以看出，被加工材料一定時(shí)，激光的波長(cháng)越短，材料對激光的吸 收越多。金屬中的大量自由電子由于集膚效應的作用，阻礙激光能量深入材料內部，使之大部分被反射掉，所以一般材料對CO2氣體激光（λ=10.6μm）的 吸收比對YAG固體激光（λ=1.06μm）的吸收低。

     當激光波長(cháng)為一恒定值時(shí)，材料對該激光束吸收率的大小取決于材料的導電率，導電率越大，材料對激光 的吸收越少。所以，鎂合金材料對激光的吸收比一般金屬材料對激光的吸收要低．這是對鎂合金材料進(jìn)行激光加工的難點(diǎn)之一。