现代雷射制造技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　本书原为中国高等教育出版社出版，由中国天津大学中数名在光电子工程方面相当专业的教授，依据多年授课的经验及研究成果编写而成。繁体中文版由东方技术学院郑寿昌副教授编修，将原书中的专业用语修订为台湾惯用的专有名词及语汇，期使本书更适用于国内的授课环境与需求。

　　 全书内容共有十章，兼顾理论与应用，深入浅出、除了雷射的基本原理与主要特性之外，更详细介绍了雷射加工常用的光学系统与各种技术，主要有雷射打标技术、焊接、切割、热处理、雕刻、打孔、快速成型以及最新雷射技术等，对于想了解这门新科技的读者亦或是专业从业人员，也是一本极具阅读价值的工具用书。

现代雷射制造技术 内容提要：跨越理论与实践的精密工程指南 本书旨在为工程技术人员、科研工作者以及对先进制造技术感兴趣的读者，提供一个全面而深入的激光制造技术体系。全书不侧重于介绍激光器本身的设计原理，而是聚焦于如何将成熟的激光技术有效地应用于工业化生产和高精度加工领域，构建一个从材料科学到过程控制的完整知识框架。 本书结构清晰，内容涵盖了激光加工的四大核心领域：激光切割、激光焊接、激光表面处理以及激光增材制造（3D打印）。我们力求在每一个技术分支中，深入探讨其背后的物理机制、关键工艺参数的优化策略，以及在实际工业应用中面临的挑战与解决方案。 第一部分：激光加工基础与材料相互作用 本部分奠定了理解后续高级工艺的基础。我们首先回顾了工业中常用的激光器类型（如$ ext{CO}_2$、Nd:YAG、光纤激光器），但重点迅速转向了激光束与材料表面的相互作用物理。 1.1 激光与物质的能量耦合机制： 深入分析了不同波长激光与金属、陶瓷、聚合物在微观层面的能量吸收、反射和散射过程。详细阐述了等离子体形成、熔池动力学以及热影响区（HAZ）的形成机理。我们特别关注了高功率密度下材料的相变行为，如瞬态液相、气化以及亚稳态的形成。 1.2 过程参数的量化描述： 引入了影响加工质量的关键参数，包括光斑尺寸、光束质量（$M^2$因子）、扫描速度、功率密度分布（高斯、平顶光束的特性）和脉冲特性（脉冲宽度、重复频率）。通过建立半经验模型，探讨了这些参数组合如何决定热输入和材料去除率。 1.3 表面形貌与残余应力分析： 详细剖析了激光加工后留下的微观结构，包括再凝固层、晶粒重构以及微裂纹的产生。结合X射线衍射（XRD）和电子背散射衍射（EBSD）分析方法，量化了加工过程中引入的残余拉应力和压应力，并提出了通过热处理或预应力施加来减轻其不利影响的工程策略。 第二部分：激光切割与钻孔技术 本部分聚焦于如何利用高能量密度激光实现高精度的材料去除和分离。 2.1 激光切割的流体力学与热力学模型： 对于厚板和薄板切割，我们区分了熔化切割（如不锈钢）和气化切割（如某些难熔材料）。重点分析了辅助气体（氧气、氮气、惰性气体）在排出熔融物、抑制氧化反应中的作用。引入了熔池排屑的二维和三维数值模拟方法，用以优化喷嘴设计和气体压力。 2.2 质量控制与缺陷预防： 详细讨论了切割过程中常见的缺陷，如挂渣（Dross）、圆角效应（Beveling）和再凝固线。提供了实用的工艺窗口图谱，指导读者如何避免在高速切割时因激光束偏离或聚焦位置不当导致的质量下降。针对激光钻孔，深入探讨了“脉冲堆叠钻孔”和“螺旋钻孔”技术，以控制孔壁的毛刺和圆度。 第三部分：激光焊接与连接技术 激光焊接因其深熔、窄缝、高速度和低变形的特性，在汽车、航空航天领域应用广泛。本部分侧重于理解熔池的动态行为和界面结合质量。 3.1 键合机制与匙孔稳定性： 详细解析了深熔焊（Keyhole Welding）中等离子体羽流（Plume）的形成及其对激光传输效率的影响。探讨了匙孔的几何形状如何受功率、速度和保护气体的影响，以及匙孔的振荡（Keyhole Oscillation）如何导致气孔和裂纹。 3.2 异种材料的激光连接： 专门设立章节讨论了激光对不同材料（如铝合金到钢，或复合材料）的连接技术。内容涉及扩散连接、激光钎焊（Brazing）和激光冲击成形（LSS）在实现冶金结合或机械结合方面的应用，包括界面反应层的控制。 3.3 过程监控与反馈控制： 介绍了实时监控技术，如光电二极管（PD）阵列对匙孔口温度场的监测、超声波（UT）对内部缺陷的在线检测。阐述了如何将这些信号反馈给激光器或机器人系统，实现闭环控制，确保焊缝的均匀性。 第四部分：激光表面工程与增材制造 本部分面向未来制造前沿，探讨如何通过激光实现材料的精确改性和复杂结构的直接构建。 4.1 激光熔覆与表面改性： 详细介绍了激光表面熔覆（Laser Cladding）的原理，区分了粉末、线材和预置粉末的进料方式。重点分析了稀释率（Dilution Rate）的控制，这是评价熔覆层与基体结合质量的核心指标。此外，还涵盖了激光相变强化（Laser Hardening）和激光冲击波处理（LSP）对材料表面性能的显著提升作用。 4.2 激光选区熔化（SLM）与选择性激光烧结（SLS）： 作为增材制造的核心技术，本书深入分析了粉末床熔融过程中的多尺度传热问题。内容涵盖了粉末铺展技术、多层级熔池的累积效应，以及如何通过工艺参数调控来优化致密度（Density）和机械性能。对孔隙率（Porosity）的表征和消除策略，是本章的重点。 4.3 制造误差与后处理： 讨论了增材制造中无法避免的层间应力导致的翘曲（Warping）和残余应力问题。提供了基于扫描策略优化（如扫描方向、扫描路径的跳跃）来最小化变形的工程手段。最后，总结了增材制造零件在机械加工、热等静压（HIP）等后处理环节中的重要性。 全书采用严谨的工程术语和图表，结合大量的实际案例分析，旨在为读者提供一套可立即应用于解决工业难题的实用技术手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的魅力在于，它能够将理论与实践完美地结合。我一直认为，对于技术类的书籍来说，只有理论是不够的，必须要有实际的应用案例才能让人信服。而《现代雷射制造技术》在这方面做得非常出色。书中列举了大量不同行业、不同应用场景下的激光制造案例，比如汽车制造、航空航天、电子信息、医疗器械等等。这些案例都非常详细，不仅描述了激光技术如何被应用，还分析了激光制造相比传统制造方法的优势，以及带来的经济效益。我尤其喜欢书中关于激光在精密仪器制造中的应用，那些微小的零件，如果依靠传统工艺很难实现，但通过激光技术，却能够轻松完成。这让我对激光技术的潜力有了更深刻的认识，也激发了我思考如何在我的领域中应用这项技术。

评分☆☆☆☆☆

读完《现代雷射制造技术》，我最大的感受就是，这本书的作者绝对是一位经验丰富的实践者，他不仅懂技术，更懂如何将复杂的技术转化为易于理解的知识。我尤其欣赏书中对于激光加工过程中的细节处理。比如，在讲解激光焊接时，作者并没有简单地说“激光可以焊接金属”，而是详细分析了激光能量如何耦合到材料表面，如何形成熔池，以及如何控制热影响区的大小。他甚至还提到了不同焊接工艺的优缺点，以及在实际生产中如何根据具体需求选择最合适的方案。这让我意识到，看似简单的激光焊接，背后却蕴含着如此多的学问。此外，书中关于激光表面处理的部分也让我大开眼界。我一直以为激光只能用来切割和焊接，但这本书告诉我，激光还可以用来对材料表面进行改性，比如提高硬度、增加耐磨性，甚至改变材料的颜色。这些应用听起来都非常具有科幻色彩，但作者却用清晰的逻辑和具体的案例，将它们一一呈现在我面前。我特别注意到书中关于激光光束质量对加工精度的影响，以及如何通过优化光学系统来提高光束质量的论述，这对于追求高精度加工的我来说，简直是雪中送炭。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，可以说是“欲罢不能”四个字最贴切的形容。我本来只是想了解一下激光制造的基本概念，但越读越觉得有趣，越读越想深入。让我特别着迷的是书中关于激光加工的动态过程的描述。比如，在讲解激光熔化切割时，作者不仅描述了激光与材料相互作用的过程，还分析了熔融金属的流动、气体的吹扫作用，以及切割过程中产生的等离子体。这些动态的描述，让我能够更直观地感受到激光加工的神奇之处。此外，书中关于激光加工的安全性问题也得到了充分的关注。作者详细介绍了激光辐射对人体的危害，以及在操作过程中需要注意的安全事项，比如佩戴防护眼镜、设置安全区域等等。这让我意识到，在追求技术进步的同时，安全永远是第一位的。我甚至开始反思，在过去的工作中，是否对激光的安全防护有所忽视。

评分☆☆☆☆☆

《现代雷射制造技术》这本书，我把它视为我的“激光制造启蒙书”。之前我对激光制造的认识仅限于一些皮毛，而这本书则为我打开了一扇全新的大门。我最喜欢的是书中对于激光加工后处理技术的介绍。很多时候，激光加工完成的产品还需要进行进一步的处理，以达到最终的应用要求。作者在这方面给予了详细的指导，比如关于激光加工后的表面清洁、去毛刺、抛光，以及热处理等工艺。这让我意识到，一个完整的激光制造流程，不仅仅是激光加工本身，还包括了一系列重要的后处理环节。特别是关于如何通过后处理来改善激光加工的表面质量和力学性能的论述，让我觉得非常实用。我甚至开始计划，将书中提到的某些后处理技术引入到我个人的工作室中，希望能提升作品的整体品质。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，简直是为我这个激光技术爱好者打开了一扇新世界的大门。我一直对激光在制造业中的应用充满好奇，但市面上相关的书籍要么过于理论化，要么技术门槛太高，让我望而却步。直到我翻开《现代雷射制造技术》，那种豁然开朗的感觉，简直难以言表。作者以一种非常接地气的方式，深入浅出地讲解了激光制造的原理，从最基础的光学知识，到各种激光器的类型和特性，再到激光束的加工过程，几乎涵盖了所有我感兴趣的方面。最让我惊喜的是，书中并没有停留在理论层面，而是详细介绍了各种实际应用案例，比如激光切割、焊接、打标、钻孔等等，并且还附上了大量的图表和实物照片，让我能够更直观地理解这些技术是如何工作的。特别是关于不同材料对激光加工的反应，以及如何优化加工参数来达到最佳效果的部分，简直是干货满满，让我受益匪浅。我甚至可以想象，在不久的将来，很多我们现在习以为常的制造流程，都会被更高效、更精准的激光技术所取代。这本书让我对激光制造的未来充满了信心，也激发了我深入学习和探索的动力。我迫不及待地想要将书中的知识应用到我的工作中，或许我能从中找到新的灵感和突破。

评分☆☆☆☆☆

《现代雷射制造技术》这本书，就像一位循循善诱的老师，将复杂的激光制造技术娓娓道来。我是一个对光学和机械都有一定了解的人，但当我翻开这本书时，我仍然被作者的深度和广度所震撼。我特别欣赏书中关于不同激光器类型的详细介绍，比如CO2激光器、光纤激光器、Nd:YAG激光器等等，并详细分析了它们各自的光束特性、功率范围、加工效率以及适用的材料。这让我能够根据不同的应用需求，选择最合适的激光器类型。此外，书中关于激光束的聚焦和传输系统也让我受益匪浅。作者详细介绍了各种透镜、反射镜、扫描镜等光学元件的作用，以及如何设计最优的光学路径来确保激光能量能够精确地聚焦到加工点上。这让我意识到，激光束的质量和精确度，是实现高精度加工的关键。我甚至开始尝试根据书中提到的光学原理，对现有的激光系统进行一些微调，希望能进一步提升加工精度。

评分☆☆☆☆☆

这本书让我对激光制造的理解，从“是什么”上升到了“如何更好地应用”。《现代雷射制造技术》在很多细节上的处理都非常到位，让我受益匪浅。比如，在讲解激光清洗技术时，作者并没有仅仅停留在“激光可以去除污垢”这个层面，而是深入分析了不同波长的激光在去除不同类型污垢时的效率差异，以及如何控制激光参数来避免对基材的损伤。这让我意识到，看似简单的清洗过程，背后也蕴含着丰富的技术细节。此外，书中关于激光在微纳加工领域的应用也让我印象深刻。那些微小的结构，甚至比头发丝还要细，但通过激光技术，却能够被精确地制造出来。这让我对激光技术的精度和可能性有了全新的认识。我甚至开始思考，是否可以将书中提到的某些微纳加工技术，应用到我目前的研究方向中，或许能带来突破性的进展。

评分☆☆☆☆☆

《现代雷射制造技术》这本书，为我提供了一个系统学习激光制造知识的平台。我之前在学习过程中，总是东一榔头西一棒子，很难形成一个完整的知识体系。而这本书就像一根主线，将我分散的知识点串联起来。我最欣赏的是书中关于激光加工过程中的监测和控制技术。在现代制造业中，实时监测和反馈控制是提高生产效率和产品质量的关键。作者在这方面给予了详细的介绍，比如如何利用各种传感器来监测激光功率、光斑大小、加工温度等等，以及如何通过这些数据来实时调整加工参数，确保加工过程的稳定性和一致性。这让我意识到，智能化的激光制造，才是未来的发展方向。我甚至开始尝试将一些监测技术应用到我的实验装置中，希望能实现更精准的控制。

评分☆☆☆☆☆

《现代雷射制造技术》这本书，与其说是一本技术手册，不如说是一本引导我进入激光制造世界的指南。我之所以这么说，是因为这本书不仅仅停留在“是什么”的层面，更深入地探讨了“为什么”和“怎么做”。举个例子，在介绍激光切割时，作者并没有仅仅罗列切割速度、功率等参数，而是详细解释了不同切割模式（比如熔化切割、汽化切割）的工作原理，以及这些模式对切割质量的影响。他甚至还提到了气体的作用，比如氧气在熔化切割中的氧化作用，以及氮气在惰性切割中的保护作用。这些细节的阐述，让我能够更深刻地理解激光切割的本质，而不是仅仅停留在操作层面。此外，书中关于激光在3D打印领域的应用也让我眼前一亮。我一直认为3D打印只是塑料的堆砌，但这本书让我知道，激光在金属3D打印中扮演着至关重要的角色，它能够精确地熔化金属粉末，逐层构建出复杂的金属零件。这让我对未来的制造业充满了遐想，或许有一天，我们可以在家就能打印出自己需要的任何金属部件。

评分☆☆☆☆☆

当我拿到《现代雷射制造技术》这本书时，我抱着一种学习的心态，但这本书带给我的，远不止是知识的增长，更是一种对创新的启迪。我尤其喜欢书中关于激光加工过程中的误差分析和补偿方法。在实际生产中，任何加工过程都难免存在误差，而激光加工尤其对精度要求极高。作者详细介绍了可能影响激光加工精度的各种因素，比如激光器的稳定性、工件的表面质量、加工环境的变化等等，并且针对这些因素提出了相应的解决方案。这让我意识到，要实现高精度的激光制造，不仅仅是拥有先进的设备，更需要对整个加工过程有深入的理解和精细的控制。书中关于如何优化激光参数以减少热变形和残余应力的讨论，也让我印象深刻。这些都是在传统的机械加工中很难解决的问题，但通过激光技术，却能够得到有效的控制。我甚至开始思考，是否可以将书中提到的某些优化方法应用到我目前正在进行的项目中，或许能带来意想不到的提升。