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在現代工業(yè)制造中,有一種神奇的“光”,它既能像刀一樣把鋼鐵切得整齊光滑,又能像膠水一樣把斷裂的金屬緊緊焊合在一起。它就是激光。讓人好奇的是,激光既能破壞又能連接,既能分離又能融合,這兩種作用看起來完全相反,難道不矛盾嗎?其實,只要了解激光的本質和它與材料作用的物理過程,就能明白,這不僅不矛盾,反而體現了激光強大的可調控能力。 什么是激光?為什么它這么“厲害”? 激光,全名為“受激輻射光放大”,英文名 LASER 是 “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” 的縮寫。與普通光源相比,激光有三個顯著優(yōu)勢:單色性強(波長純凈一致)、相干性好(光波振蕩方向一致、步調統(tǒng)一),以及極高的方向性(光束集中,幾乎不會發(fā)散)。正因為具備這些特性,激光能夠聚焦成一束極細的高能光流,在微小的區(qū)域內釋放出強大的能量。
激光的英文全稱(圖片來源:[1]) 你可以把激光想象成一把極其精準的“光之手術刀”——它無需接觸材料,而是通過高能光束對材料進行加熱、熔化甚至汽化,從而實現切割或焊接等加工操作。只需調節(jié)激光的功率、焦點位置以及照射時間等參數,就能讓它像刀一樣“切”,像焊槍一樣“接”。 激光切割:用光來“割鋼板” 激光切割通過將高能激光束聚焦在材料表面,使其在極短時間內迅速升溫并熔化、氣化或燒蝕,形成細致且精準的切縫。整個過程通常配合輔助氣體(如氧氣、氮氣或壓縮空氣),將熔融物吹離切口,從而確保切割邊緣整齊干凈、無多余殘留。
激光束熔化工件,切割氣吹走切口中的熔融材料和熔渣(圖片來源:[2]) 激光切割尤其適用于金屬、塑料、陶瓷等材料的高精度加工。相比傳統(tǒng)刀具,它具備非接觸式操作、高速、高精度、窄切縫和小熱影響區(qū)等明顯優(yōu)勢,同時也避免了刀具磨損的問題。
激光切割用于金屬材料加工(圖片來源:[4]) 可以說,激光切割是一種破壞性的加工方式,它的目的就是把材料撕裂。但這并不意味著激光只能破壞,因為通過調節(jié)參數,它同樣可以變得“溫柔”。 激光焊接:用光來“粘合” 與激光切割的“分離”不同,激光焊接的核心在于“連接”。它通過將高能激光精確聚焦于接合處,使材料局部熔化,隨后迅速冷卻并形成牢固的一體結構。這種焊接方式不僅焊縫狹窄、外觀平整,還具備極高的強度,非常適合對精度和美觀度要求嚴苛的制造場景。
激光立焊(圖片來源:[1]) 如今,從智能手機的金屬邊框、動力電池的連接片,到高鐵的輕量化車體結構,乃至航天器上的關鍵零部件,激光焊接技術已廣泛應用。而在醫(yī)療領域,它還能用于制造精密的不銹鋼手術器械與植入體,避免傳統(tǒng)焊接可能帶來的污染與粗糙,提高安全性與可靠性。
動力電池封裝焊接(圖片來源:[3]) 激光焊接的關鍵是局部熔化而非破壞,它更像是讓材料“在高溫中牽手”,實現無縫連接。 切割和焊接的“激光”,真的是同一個嗎? 許多人會產生疑問:既然激光能用于切割,也能用于焊接,那用的是同一束激光嗎?答案是:激光光源可以相同,但使用方式截然不同。 真正的差別,來自于激光的“參數設置”。以常見的連續(xù)波激光為例:當激光以高功率、長時間照射,并配合高壓輔助氣體使用時,能夠輕松實現高效切割;而當功率降低、聚焦區(qū)域更小,同時精確控制照射時間和掃描路徑時,它又能完成高質量的焊接操作。如今,有些系統(tǒng)可以在同一臺激光加工設備上切換不同模式,實現“切焊一體化”。
(圖片來源:[4]) 此外,還有專門為焊接設計的脈沖激光器,它可以在極短的時間內輸出高能量的激光脈沖,適合對薄板或微小結構件進行點焊或縫焊;而高功率連續(xù)激光器則更適合進行深熔焊接,能夠讓材料在更深的范圍內熔化并融合在一起。
點焊接的車身(圖片來源:[5]) 所以說,切割和焊接用的是同一種能量工具——激光,但就像廚師用火可以煎也可以燉,全看怎么控制“火候”;這也像一支筆,既可以用力劃開紙張,也可以輕輕勾勒出柔和的圖案。關鍵不在工具本身,而在“如何使用”。 因此,激光既能切割又能焊接,這并不矛盾,反而恰恰展現了它作為加工工具的高度靈活性與可調性。這兩種看似對立的工藝,本質上都是激光“精準可控”能力的不同體現,折射出人類對光能的深度理解與成熟應用。 轉自:千鏈激光網 來源:力學科普 注:文章版權歸原作者所有,本文內容、圖片、視頻來自網絡,僅供交流學習之用,如涉及版權等問題,請您告知,我們將及時處理。
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