淺談激光加工技術在金屬加工工藝中的應用

1.高 明 2.趙 炎

1.遼寧龍城激光技術有限公司 2.上海眾深科技股份有限公司

淺談激光加工技術在金屬加工工藝中的應用

1.高 明 2.趙 炎

1.遼寧龍城激光技術有限公司 2.上海眾深科技股份有限公司

激光技術在一定程度上可以體現出一個國家的現代化程度。激光加工技術本質上是利用激光束與物質相互作用的特性對材料進行切割、焊接、打孔、打標等的一門技術。本文主要介紹了激光加工技術的特點以及在金屬材料加工工藝中的具體的應用。

激光；金屬材料；工藝

一、激光加工技術的特點

現如今，激光主要作為一類相干光源，通常具有相干性以及單色性等重要特點，一般方向性好，且能量整體密度高。此外，當前激光束如果聚焦在被加工材料前表面的某一特定點時，其所包含的光能會瞬時逐步轉化為熱能，進而出現上萬攝氏度的高溫，此時此刻就算再堅固無比的材料也會無法忍耐高溫而熔化。與此同時，溫度會不斷升高，且材料出現汽化現象，使被切除的部分產生小孔洞，且余料會在整個汽化過程中逐步被蒸發，且沒有一點剩余。激光加工材料的過程實際上是待加工材料局部因溫度急劇迅速升高持續發生液化和汽化現象的過程。

激光加工技術可以實現傳統的鈑金加工方法難以完成的零件加工。當要在一個箱體較大的鋼件上鉆許多大小不一的孔時，傳統鈑金工藝方法無法做到，但激光加工技術就能夠輕松完成。而且，在連續加工同樣的零件時，激光加工技術比傳統工藝技術的準確度更高，速度更快，市場競爭力更強。

在二維平面中，激光加工更有柔性。例如在使用激光切割機切割時，工件是固定的，切割機的割頭是可移動的，這樣不僅可以避免加工出現死角，提高加工材料的利用率，還能夠簡化加工設備。激光加工設備不是靠控制零件、設置模具或改變加工路線來進行加工的，而是由計算機系統整體控制來完成的，因此，激光加工工藝中不存在刀具的磨損、變形等問題，過程可以能夠通過數控來完成，而且完成精度高，質量好。

二、激光加工技術在金屬材料加工工藝中的應用

1、激光切割

1)激光切割能夠有效的利用編程軟件的優點，極大的提高薄板型材料的利用率，減少材料的使用與浪費，同時減輕工人的勞動強度與力度，達到理想的效果。另一方面，優化排料的這一功能性，可以省略薄板切割的開料環節，有效的降低材料的裝夾，減少加工輔助的時間。因此，促使切割方案更合理的安排，有效的提高加工效率及材料的節省；2)在日益發展的市場環境中，產品的開發速度即意味著市場。激光切割機的應用，可以有效的減少模具的使用數量，節省新產品的開發周期，促進其開發的速度與腳步。零件經過激光切割后的質量良好，且生產效率明顯提高，有助于小批量的生產，強而有力的保障了產品開發周期日漸縮短的市場氛圍，而激光切割的應用可以對落料模的尺寸大小進行精準的定位，為日后的大批量生產鋪墊下堅實的基礎；3)鈑金加工作業中，幾乎所有的板件痘需要在激光切割機上一次成形作業，并進行直接的焊接合套，所以激光切割機的應用減少了工序與工期，有效的提高工作效率，能夠實現工人勞動強度與加工成本的雙重優化與降低，同時促進工作環境的優化，極大的提高研發速度與進度，減少模具投入，有效的降低成本；4)激光切割機在鈑金加工中干的普遍應用，能夠有效的縮短新產品等的加工與制造周期，極大的減少模具的投入等；極大的提高工人的加工速率，省去不必要的加工程序；同時，激光切割機在工業加工中的廣泛應用，能夠有效的加工各種復雜的零件，提高精確度，有助于直接縮短加工周期、提高加工的精準度、略去沖壓模具的更換程序，有效的提高勞動生產率。

2、激光焊接

從目前的發展態勢看，激光焊接技術不斷滲透到汽車行業，為行業發展提供了必要的技術支撐。具體而言，這種應用主要體現在以下兩個方面：首先，傳動件焊接。當前，激光焊接技術可滿足汽車傳動系統中70%的零件的焊接需求。與其它焊接技術相比，激光焊接不僅可以提高零件的使用壽命，而且可以降低零件的使用成本，體現出其獨特的應用價值。其次，焊接組合件。簡單地說，焊接組合件就是將分散的平板工件焊接成體、沖壓成形。通過焊接組合件，既可以減少工件數量，也可以提高部件性能，還可以減輕車體重量，進而優化汽車的整體性能。以雅閣汽車為例，它的車門是由1.4mm的鋼板和0.7mm的薄板拼焊沖壓而成，降低了40%的車門重量。

此外，激光焊接技術憑借其堅固性強的特點，還廣泛應用于刀具、刃具、量具制造行業。例如，我國圓鋸片的年產量超過1000萬片，不僅滿足了建筑行業對高質量鋸片的迫切需求，而且保障了國外鋸片市場的有效供給。

3、激光打孔

激光打孔是一項傳統的、實用的激光材料加工技術。與其它技術相比，激光打孔具有精度高、效率高、效益高等優勢，成為當前制造行業不可或缺的技術元素。從20世紀末，激光打孔技術的發展速度明顯加快，多元化傾向明顯加強。而且，隨著技術的不斷完善，孔徑越來越小，而性能卻越來越高。粗略地計算，如果我們在飛機機翼上打上5萬個半徑為0.032mm的小孔，就可以因為氣流阻力的減小而節省40%的油量。在我國，激光打孔技術也有著相對較長的發展歷史。早在20世紀60年代，我國就將該技術應用于鐘表制造行業，目前其累計產值已超過23億元人民幣。然而，與發達國家相比，我國還存在著一定的差距。現如今，發達國家已將激光打孔技術廣泛應用于醫藥制造、食品加工、飛機制造等行業領域，為其帶來了巨大的物質和精神財富。

4、激光打標

激光打標技術是一項應用性極強的激光材料加工技術。它通過高密度、高能量的激光，對工部件實行局部照射，并依靠汽化、液化等各類化學反應，將標識永久性地留在工部件表面。當前，金屬制品是激光打標技術應用最為廣泛的行業領域。近些年來，激光系統不斷完善，目前平均最高功率可達250WYAG，極大地加深了標記的深度，提高了標記的質量。而且，激光打標技術作為一種嶄新的產品防偽手段，受到社會各界越來越廣泛的關注。

綜上，隨著社會工業的不斷發展以及激光加工技術的進步，激光加工技術必然會成為金屬加工技術應用中的重要加工手段，因此，值得廣大同行的關注與重視，在實際生產中予以大力的推廣。

[1]田延龍.激光技術在金屬材料加工工藝中的應用探析[J].科技創新與應用，2013，(10).

[2]王大力.激光切割機在鈑金加工中的應用[J].科技資訊，2012，01：112.