激光镭雕

    镁合金具有高的比强度、比刚度、导热性、可切削加工性和可回收性，被称为21世纪的“绿色”工程材料。近年来，镁合金材料在各种机壳、“陆海空”交通运载工具、国防工业等方面获得了广泛的应用，随着镁的提炼及深加工技术的发展，镁合金材料已成为继钢铁和铝之后的第三大类金属材料，在全球范围内得到快速发展。 

    本文在综述国内外镁合金激光切割、激光焊接、激光表面改性等技术的基础上，对镁合金的激光加工技术进行了研究。 

1 、镁合金的激光加工切割技术 

    切割是镁合金材料深加工的首要环节，良好的切割质量是材料深加工的保证。与传统切割方法相比，激光切割具有更高的切割精度、更低的粗糙度和更高的生产效率。目前，国内外对镁合金激光切割的研究尚属鲜见。 

     我们利用500W固体脉冲Nd：YAG激光对4mm厚AZ31B镁合金板材进行了切割工艺研究。激光切缝窄细，上缝宽0.45mm、中缝宽0.22mm、下 缝宽0.35mm，切缝垂直度为0.05mm，切面波纹小且分布规露。热影响区不明显，切缝的整体宽度约为空气等离子弧切割的1/4。但是，切缝的下表面 有轻微的氧化现象，切面有80μm厚的组织形貌为等轴晶的重熔层。

     工艺研究得出的结论是:切缝宽度随着放电电压、脉冲宽度、脉冲频率的增大而增大，切割速 度与辅助气体对切缝宽度的影响不大。

２、激光加工与镁台金材料的作用机理 

     镁合金材料的 激光加工是基于光热效应的热加工，前提是激光被镁合金材料吸收并转化为热能。从原子结构理论分析，激光对金属材料的作用是高频电磁场对物质中自由电子的作 用，材料中的自由电子在激光诱导作用下发生高频振动，通过韧致辐射，部分振动能量转变为电磁波向外辐射，其余转化为电子的平均动能，再通过电子与晶格之间 的驰豫过程转变为热能。 

不同材料对于不同波长的激光加工的吸收有很大的差别，吸收率AN，表示为：newmaker.com

    其中：c0为光速，c0=3×108m/s为入射激光的波长；为金属材料的导电率。从式可以看出，被加工材料一定时，激光的波长越短，材料对激光的吸 收越多。金属中的大量自由电子由于集肤效应的作用，阻碍激光能量深入材料内部，使之大部分被反射掉，所以一般材料对CO2气体激光（λ=10.6μm）的 吸收比对YAG固体激光（λ=1.06μm）的吸收低。

     当激光波长为一恒定值时，材料对该激光束吸收率的大小取决于材料的导电率，导电率越大，材料对激光 的吸收越少。所以，镁合金材料对激光的吸收比一般金属材料对激光的吸收要低．这是对镁合金材料进行激光加工的难点之一。