1、雷射加工一、簡介雷射是指窄幅頻率的光輻射線，透過受激輻射放大和必要的反饋共振，產生垂直、單色、相干的光束的過程及儀器。利用雷射束與物質相互作用的特性對材料(包括金屬與非金屬)進行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及做為光源，識別物體等的一門技術。二、雷射的歷史雷射(laser)是 Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation 的簡稱。雷射的觀念最早可訴溯及本世紀初，1905 年愛因斯坦依據一般相對性理論首次提出光量子假說，開啟雷射的觀念探討，緊接在 1917 年愛因斯坦又提出受激輻射理論，加速了雷射理論的成熟。1960
2、 年美國休斯公司實驗室，梅曼（ Maiman ）工程師製造出全世界第一具紅寶石雷射，Maiman 博士因而獲得了雷射之父的譽稱，其後數十年雷射的各項運用發展得極為快速，尤其是醫療用途最為成功。三、雷射種類根據產生雷射的媒質，可以把雷射器分為“液體雷射器“、“氣體雷射器“和“固體雷射器“等。而現在最常見的“半導體雷射器“算是固體雷射器的一種。液體雷射器溶解在水或其他溶劑中的染料，在以光照激發後，得以成為雷射介質。每一種染料，在以適當的波長激發後，可以在某一範圍內調變它輸出的雷射波長，並且更換不同的染料及激發光源，雷射輸出波長可包含全部可見光及其附近的紫外線和紅外線，在基礎科學研究上極具價值。氣體
3、雷射器介質是氣體的雷射器，此種雷射器通過放電得到激發。第一部問世的氣體雷射是氦氖雷射，它也是繼梅曼製成紅寶石雷射之後的第二部雷射。雖然雷射的功率不高，但是光束的品質最佳，最能示範雷射光以及光波的特性。固體雷射器介質是固體的雷射器，此種工作物質通過燈、半導體雷射器陣列、其他雷射器光照泵浦得到激發。熱透鏡效應是大多數固體雷射器的一項缺陷。世界上第一台雷射器為紅寶石雷射器，1960 年 7 月 7 日，由美國青年科學家梅曼製造出，紅寶石雖並不是優良的雷射介質，它的效率甚差，但因它是世上第一具雷射，其歷史價值相當重要。半導體雷射器半導體雷射器是電驅動的二極體。施加電流產生的大量電子與電洞複合時，便產生
4、受激發射作用的光增益。在晶體的解理面端點處的反射形成光學諧振腔，儘管有些設計是把諧振腔放在半導體晶體的外面。半導體雷射本身甚小，在封裝後也僅及米粒的體積，輸出功率也不高。若把一群半導體製成雷射陣列，體積雖仍然很小但輸出甚高，可用以激發石榴石雷射，甚至有工業上的用途。四、雷射切斷利用高功率密度的雷射光束掃描材料表面，在極短時間內將材料加熱到數千至上萬攝氏度，使材料熔化或汽化，再用高壓氣體將熔化或汽化物質從切縫中吹走，達到切割材料之目的。特色：(1)切斷的尺寸精度不因材料硬度而變，易得 0.1mm 的精度。(2)可切斷陶瓷等高融點材料。(3)切斷寬度小(0.10.2mm)，切斷面平滑。(4)加工精
5、度高，可有效活用材料，不浪費。(5)藉電腦控制可高速高精度切斷複雜的圖形，也可立即順應切斷形狀的變更。五、雷射熱處理汽車工業中應用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環、換向器、齒輪等零部件的熱處理，同時在航空太空飛行、機床行業和其它機械行業也應用廣泛。我國的雷射熱處理應用遠比國外廣泛得多。目前使用的雷射器多以 YAG 雷射器，CO2 雷射器為主。六、雷射熔接 很多 YAG 雷射和低輸出的 CO 雷射用於電子零件或薄板零件材的熔接，最近日本開發輸出數 kW 以上的工業用 CO 雷射，雷射熔接已實用於汽車工業、重工業、製鐵業等。特色：(1)熔珠寬度窄，熔入度深。(2)熱影響層薄，熔接部的機械性強度與母材強度
6、同等。(3)入熱少，熱變形小，可行尺寸精度高的加工。(4)可彈性、迅速順應材質或版厚的變更。(5)可行異種金屬的熔接。七、雷射淬火雷射淬火是高速掃瞄高功率密度的雷射光，把材料表面急加熱，藉材料的自己冷卻，在表面下形成深約 1mm 的硬化層，獲得材料的耐磨耗性。特色：(1)可只選擇淬火必要部份。(2)全入熱少，形狀的熱變形少。(3)不需冷卻用水或油。八、雷射焊接雷射具有多種焊接功能，如點焊、熱導焊、深熔焊和複合焊。由於雷射焊接的好處很多，因而各行各業幾乎都可用到。雷射焊接是一種無接觸加工方式，對焊接零件沒有外力作用。雷射能量高度集中，對金屬快速加熱後快速冷卻，對許多零件來講，熱影響可以忽略不計，可認為不產生熱變形或者說熱變形極小。特色：(1)能夠焊接高熔點、難熔、難焊的金屬，如鈦合金、鋁合金等。(2)雷射焊接過程對環境沒有污染，在空氣中可以直接焊接，與需在真空室中焊接的電子束焊接方法比較，雷射焊接技術簡便。(3)速度快、深度大、變形小。(4)可焊接難以接近的部位，施行非接觸遠距離焊接，具有很大的靈活性。(5)能在室溫或特殊條件下進行焊接，例如，雷射通過電磁場，光束不會偏移；雷射在真空、空氣及某種氣體環境中均能施焊，並能通過玻璃或對光束透明的材料進行焊接。
