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四坐标激光加工系统设计(开题报告+说明书+装配图+外文文献) 第4页

更新时间:2010-5-31:  来源:毕业论文
四坐标激光加工系统设计(开题报告+说明书+装配图+外文文献) 第4页
YAG工业激光器、准分子激光等等。据不完全统计,迄今为至已向国内外销售了八十多台激光加工系统和工业激光器。在目前使用的激光系统中,以钇铝石榴石(YAG)激光器和CO2 激光器为最重要。

1   CO2激光器

CO2激光器可以提供理想的功率:CO2激光器既能连续工作又能脉冲工作,而且输出大、效率高,它的能量转换效率可高达20%~25%,连续输出功率可达万瓦级,脉冲输出能量可达万焦耳,脉冲宽度可压缩到毫微秒级。工业上已应用100kW,实验室可达25kW,射频激励方式达到5kW, 它能满足金属加工的要求。
此外,CO2激光器发射的波长为10.6μm和9.6μm,此波长正好处于大气传输窗口,非常有利于制导、测距、通讯以及作为激光武器。同时这种波长的光对人眼睛的危害比可见光和Nd:YAG产生的1.06μm的光对人眼的危害要小得多,因此使用起来比较安全。
价格也比其他的激光器便宜。但所采用的工频电源体积大、效率较低,采用的多反射镜光学传输系统结构复杂,文护和操作不便。它的应用最为广泛,特别是在汽车制造、机器制造、造船和宇航工业部门. 用它主要进行金属村料的焊接、切割和表面处理。

1.1  CO2激光器的工作原理

在CO2激光器的放电管内充有CO2、N2、He等混合气体,其配比和总气压可以在一定范围内变化(一般是:CO2:N2:He:l:0.5:2.5总气压为1066.58Pa)。任何分子都有三种不同的运动形式:一是分子里的电子运动, 决定着电子能态;二是分子里的原子振动, 即原子围绕其平衡位置不停地作周期性振动,这种运动决定了分子的振动能态;三是分子的转动, 决定着分子的转动能态。co2激关器就是利用co2分子的振动和转动能级间的跃迁来产生激光的 激光波长为10.6μm。利用气体放电泵浦方法向co2气体分子注入能量,使放电管中co2分子达到反转分布状态: 将直流电压的两输出端分别接到放电管的两电极上, 当不加电压或电压很低时,两电极问的气体完全绝缘毕业论文http://www.751com.cn/  论文网http://www.751com.cn/,内阻为无穷太,没有电流流过;随着电压的升高,气体中开始有带电粒子移动,气体的内阻开始减小, 当达到某一电压值时, 内阻急剧减小, 电流迅速增加、气体被击穿、放电开始,这一电压值叫做着火电压;放电管中的气体被击穿放电后, 电流增长、气体中载流子增加、激光放电管的内阻下降、又进一步引起电流的增加,这一过程反复进行, 放电管呈现负阻效应,为F使放电能够稳定地工作在放电管电流一电压特性曲线的某一点上,在放电管的供电电路中采取了限流措越。放电管放电时,在混合气体中,Nz分子与电子碰撞、获得的电子能量而被激发, 而在N2分子与co2分子碰撞时叉把它从电子获得的能量转移给CO2分子, 使CO2 分子被激发,有利于激光的产生;管中的He气有冷却作用, 可以阻止CO2气体温度上升, 同时还可以使激光下能级减少,提高激光器的效率。
1.2   常见CO2激光器类型及优缺点
1.2.1 封离(准封离)激光器
  
 封离(准封离)激光器是CO2型激光器中发展较早的较为成熟的激光器。
优点:光束质量良好(基模或低阶模)、工作寿命长、可靠性高、文修使用方便、电光效率较高(15%——20%)、制造工艺简单、造价低、运行费用低。
缺点:单位腔长发光率低、较大功率器件占地面积大。

1.2.2  封离型CO2激光器

结构特点:气体不流动、不更换    
优点:结构简单、造价及运行费用低    
  缺点:散热效果差、单位放电长度输出功率低(<50W/m)
1.2.3  准封离型CO2激光器     
功率较高(300W以上)的封离型激光器都附带一个真空排气系统,用来定期抽掉腔内变质的气体,充以新鲜气体而重新使用,此类激光器称为“准封离型CO2激光器”。特点:气体不流动、注入功率低、输出效率低(60~80W/m)
    长春光机所曾研制了一台输出功率1500W,24m长的该类激光器。美国同类实验装置输出功率8800W,长达220m。

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