激光技術在材料加工領域的應用研究

何宛臻

（沈陽市第二十中學，遼寧 沈陽 110000）

激光技術在材料加工領域的應用研究

何宛臻

（沈陽市第二十中學，遼寧 沈陽 110000）

激光是20世紀最偉大和最實用的一個發明，它是一個重大的科技成果，可以與半導體技術、計算機技術相媲美。從激光誕生到現在，經歷了幾十年，激光技術已經在科研和生產生活中得到了廣泛應用。尤其是在材料加工領域，激光技術具有獨特的優勢。對激光技術在材料加工領域中的應用進行了研究。

激光技術；材料加工；高新技術；機械制造

在科學技術飛速發展的今天，工業制造對高精度金屬材料的要求越來越高，而激光技術能夠為高精度的金屬材料加工提供技術支持。激光加工技術作為一種材料加工技術，已經逐漸被廣泛應用于工業生產制造領域。

1 激光加工技術的特點和應用現狀

在20世紀，激光可謂是人類較為先進的發明之一，它是一種高新技術。激光是科學技術發展的重要標志，激光大大促進了光電子產業的發展；在21世紀，激光技術進一步得到廣泛應用，并且對人們的生活和工作產生了較大的影響。激光技術從本質上來講，是把光、機、電融合在一起的一種技術，該技術屬于先進制造技術，在航空、電子、機械制造等領域的應用非常廣泛。激光技術在生產實踐中能夠提高產品質量、降低材料損害，激光技術在綠色環保方面的作用非常明顯。激光在多個材料加工領域有應用，如圖1所示。

與常見的熱加工技術比較而言，激光加工技術的主要特征包括以下幾個方面：①激光加工無需接觸就可以加工。激光的能量大小和移動速度可以調節，從而進行多樣化的加工。②激光的可加工范圍廣泛。無論是對金屬材料加工，還是對非金屬材料加工，其優勢都是比較明顯的。激光在高硬度材料和高脆性材料中能夠發揮其優勢。③在激光加工過程中，不會出現刀具磨損的現象，這是因為沒有切削力作用于工件上。④激光加工過程中的激光能量密度較高，加工效率高。由于激光加工普遍應用于局部加工，因而其對工件非加工表面的影響是極小的，不僅如此，加工過程中的熱影響小、工件不容易發生熱變形。⑤生產效率高。加工的質量比一般的加工技術的精度和質量要高，因此，使用激光技術應用于激光材料加工中，可以達到較好的經濟效益。

2 在材料加工領域中的主要應用

2.1 激光打孔和切割

激光通過聚焦作用，可以增加能量，在短時間之內可使絕大多數固體材料熔化。事實上，激光在發明之后，首先是在寶石加工中使用較多。當前，激光已經被大量應用于材料的孔加工以及材料切割加工過程中。激光技術在多種材料的孔加工中得到了廣泛應用。

2.2 激光焊接

通過激光焊接與常見的焊接方法對比，可發現激光焊接具有一系列的優勢。比如，能量具有高密度特質，能夠實現熔點很高的金屬焊接。激光焊接不僅加熱速度快，且熱變形極小。激光焊接可與計算機終端連接起來，從而實現智能控制。在工業生產中，激光焊接的應用范圍非常廣泛。

2.3 激光表面改性技術

該項技術將激光表面相變硬化、激光沖擊強化等多項技術融合在一起。通過這些技術的融合，無論是在機械性能上，還是物理化學性能上，可使加工出的零件比采用普通的加工技術更勝一籌。

2.4 激光刻蝕、銑削與毛化

在微電子行業，激光刻蝕的應用是較為廣泛的。激光刻蝕技術不僅在半導體器件加工中有應用，且在芯片加工中也有涉及。該加工工藝的原理為：通過激光的高密度能量對硬、脆難加工材料進行加工處理，比如銑削加工等。另外，激光脈沖在軋輥軋制中也有一定的應用，在汽車薄板中，這種激光加工得到的產品具有油漆牢固的特質。

2.5 激光新材料制備技術

這種技術用于新材料加工領域中比較多。該技術主要是把激光物理氣相沉積、激光化學氣相沉積、激光誘導固相反應沉積等方法融合在一起，從而實現新材料的制備。激光物理氣相沉積簡稱LPVD，它的主要原理是使用蒸發機理制備金屬膜或非金屬膜，其中，制備金屬膜主要應用于熔點較高的金屬膜制備。激光化學氣相沉積是一種沉積成膜的方法，該方法主要是利用激光局部高溫的特點，促進高能誘導化學反應的發生。激光誘導化學鍍與常見的化學鍍比較而言，它的主要優勢是化學鍍沉積速度非常快，鍍層也非常平整。激光誘導化學鍍的原理是通過激光在局部獲得高溫，進而使激光照射區溶液溫度迅速升高，將金屬離子分離出去。在后續流程中，基板表面吸附能力增加，使沉積工作更容易開展。

2.6 激光標記

在我們日常的生活用品生產中，激光標記的應用范圍非常廣闊。隨著人們對產品美觀要求的提高，激光標記在日常生產中的應用也越來越廣泛。激光標記的主要原理：使用高能量的激光束對工件表面進行掃描處理，從而使加工材料表面發生一些物理反應或化學反應，最終在工件表面獲得圖案。激光標記的主要特征為無需跟加工零件有接觸，可使用計算機進行智能控制，加工效率極高。另外，激光標記這種加工工藝非常精細化，得到的產品的使用壽命較長，防偽效果非常明顯。

3 結束語

綜上所述，激光加工技術在先進加工技術中的競爭優勢是非常明顯的。然而，無論是何種加工技術，不僅具有優勢，也是有劣勢的。在材料加工中，我們需要不斷地利用好激光加工的優勢，不斷地探索與實踐，這樣才能使激光技術在材料加工領域充分發揮作用。

［1］張水忠，趙中華.激光在材料塑性成形工藝中的應用［J］.上海工程技術大學學報，2002（03）.

［2］湯祖堯.先進的激光加工技術［J］.機械制造，2002（08）.

［3］陳秀深.用不等厚鋼板進行車門內板的沖壓成形［J］.機電工程技術，2002（04）.

〔編輯：張思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.24.159

2095-6835（2017）24-0159-02