金屬材料加工工藝中應用激光技術分析

顏芳娟

（鄭州商業技師學院，河南 鄭州 450000）

從現階段的發展而言，激光技術已經被運用到各個領域，比如，科研、工業生產、農業生產等等。激光同樣被運用在材料加工中。激光憑借其獨有的優勢，成為金屬材料加工中必不可少的因素，并在未來的金屬材料加工中擁有更大的遠景。

一、激光技術在金屬材料中的加工優勢

（一）機床綜合利用率高

在金屬材料加工中，工作人員可以運用激光，在同一臺機床上開展多種加工形式，比如，對金屬表面進行處理，進行相應的切割等等。這些工藝可以同步進行，也可以結合具體的實際加工工藝要求分步進行。這說明人們在一定程度上已經掌握激光技術的特性，并將之運用在實際生產中，達到提升機床綜合利用率上。

（二）降低金屬加工時間

工作人員可以運用激光技術進行各種加工工藝，比如，進行打孔，進行切割，進行焊接。此外，激光技術可以大大提升金屬材料加工時間。以切割為例，傳統切割時間是激光切割時間的15 倍。

（三）保障金屬加工質量

非接觸式的加工方式是激光加工的主要特點。這種特點具有能量密度高的優勢，可以提升切割的效率。與此同時，這種加工方式可以在單位時間內，將能量準確控制在某一位置，也能控制能量的大小，增強零件加工的準確率，可以提升加工的質量，降低加工的成本，提升原料的運用效率。

（四）使用條件多樣

本文的激光使用條件多樣主要體現在兩方面。方面一，材料種類的多樣性。人們可以將激光技術，運用在各種材料上，比如，高硬度材料、高強度材料等等。方面二，應用環境的多樣性。人們可以將激光技術運用在大氣環境中，也可以運用在真空環境中。這種特性為激光技術能夠大范圍的普及帶來了可能。

二、激光技術在金屬材料中的運用狀況

在現階段，激光技術主要運用在對金屬材料的焊接、打孔、打標、切割和表面熱處理。本段對上述四種方式的藝術處理方式，從實際運用的角度，進行簡單的介紹，旨在為從業人員提供參考。

（一）焊接

根據焊接對象的不同，將焊接分為兩種形式。形式一，傳導焊。這種焊接工藝主要運用在電子電氣行業；形式二，深溶焊。這種工藝主要運用在機械制造上。激光焊接具有堅固性強的特性。激光焊接可以運用在汽車行業和制造行業，其中的汽車行業應用最為明顯。激光焊接可以運用在焊接傳動軸上。通過統計我們發現：汽車中將近七成的傳動軸為激光焊接件。這種焊接件的使用壽命長，且具有較高的使用價值，生產成本較低。除了激光焊接件外，這種技術還可以運用在激光焊接組合件上。激光焊接組合件是指：將分散的平板工件，進行焊接和沖壓，形成相應的產品。這種工藝具有三種特點。特點一，平板工件的使用效率高；特點二，焊接組合件性能高；特點三，焊接組合件的重量輕。此外，我們還發現：激光焊接技術可以運用在制造行業。比如，運用在量具、刀具的制作上。以鋸片的制作為例，我國運用激光焊接技術，制作相應的鋸片，可以滿足我國市場的需求，還實現了對外出口。

（二）切割

木模板、電梯控制板以及儀表板是常見的集中激光切割工藝的產品。這些加工的產品是一些較薄的材料。我國并未掌握運用激光技術，切割厚的材料的工藝。激光切割主要運用在汽車組裝生產線上。激光切割的優勢在于：它可以進行精密零件的制作；擺脫金屬膜的依賴；提升加工的質量和數量。與此同時，激光切割也可以運用在機械制造工業。切割器是最為常見的激光切割運用實例。在生活中，我們常常看到二氧化碳激光器。這種激光器制定切割最大厚度為8 毫米的不銹鋼，以及最大厚度為12 毫米的普通鋼。

（三）打孔

人們可以運用激光打孔，控制加工工藝的精度，減少不必要的能源消耗，提升加工工藝的效益。激光打孔已經成為現階段，最為重要的加工工藝。隨著時間的發展，激光打孔工藝的技藝不斷提升，也不斷運用在更多的行業以及不同的加工材料上。激光打孔工藝不斷提升的表現在于：孔徑越來越小，精度越來越高，性能越來越強。精確的打孔工藝可以運用在各種場景，產生不同的效果，比如，運用在飛機上。經過嚴格測試發現：假如在機翼上打出5 萬個半徑為0.032 納米的小孔，則飛機在飛行的過程中可以減少相應的阻力，降低將近百分之四十的油耗。此外，這種高精度的加工工藝也同樣運用在鐘表制造行業，獲得良好的經濟效益。在鐘表制造行業的產值為23 億。隨著時代的發展，這種工藝被運用在更多的行業，比如，食品加工，或是醫藥制造等等，帶來巨大的經濟效益和社會效益。

（四）打標

激光打標的原理是：通過使用一系列的化學反應，對激光局部進行照射，并形成永久性的標識。為了達到這種效果，工作人員需要運用高能量的激光。在現階段的工業生產中，激光打標主要運用在技術制品的標記制作上。常見的運用激光打標的金屬制品有軸承、量具以及刀具。值得注意的是，激光打標并未影響物品的使用性能。此外，隨著激光打標技術的不斷完善，激光打標開始運用在一些非金屬物品上，比如，陶瓷、玻璃以及大理石。隨著打標工具功率的提升，打標的深度逐漸提升。這也使打標技術也成為最為受歡迎的一種防偽標志。

（五）表面熱處理

激光熔覆與合金化和激光表面硬化是兩種常見的激光表面處理方式。在激光熔覆與合金化中，工作人員主要將這種工藝運用在提升材料的耐磨性以及抗腐蝕性上。該種工藝的加工的材料具有熔點低的特點。這種低熔點的材料可以在激光溶入與合金化的過程中，更為高效地成為高熔點合金，具有較強的材料性能。值得注意的是，合金化與激光熔覆合金化具有相同的運用目的，比如，兩者運用在激光表面化的處理中。就現階段而言，激光熔覆合金可以提升工件的制作效率，并運用在鑄鐵模具、氣門、閥門以及齒輪表面上。在激光表面硬化這項工藝中，工作人員在運用這項工藝時，可以增強加工工件馬氏體的量，提升零件的耐磨性以及抗疲勞強度，比如，同樣的一塊鋼，經過激光表面硬化處理的鋼比未經過處理鋼的硬度明顯增強。此外，工作人員在運用激光表面硬化技術，提升鋼的硬度時，還能降低相應的消耗。除此之外，這種工藝可以運用在汽車的相關配件的制作上，比如，缸套、曲軸、凸輪軸等等。這些并激光表面硬化的配件不僅價格便宜，而且使用壽命長。

三、激光技術在金屬材料加工中的運用前景

激光技術并未與科學技術進行充分地融合，將激光技術的優勢發揮到極致。在此，本文注重以信息技術為載體，對信息技術與激光技術進行融合，并運用在未來的生產中，展開三大聯想，旨在可以促進金屬材料加工工藝的良性、可持續發展。

聯想一，構建完善的激光技術加工數據庫

數據庫像是激光技術的“眼睛”。激光技術具有較強的可控性。這種可控性指的是：工人可以控制激光的能量、時間和空間，并完成相應的金屬加工操作。這也是激光技術的優勢之處。但是，在實際運用激光進行金屬材料的加工生產中。由于人具有較強的主觀因素，他們難免會在數據的輸入上存在某種誤差，導致加工部件存在返修率高的狀況。加工數據庫的構建可以很好地解決此項問題。數據庫像是激光技術的“地圖”。工人在進行金屬加工的過程中，只需要對在數據庫中選用合適的數據，便可完成相應的金屬材料加工，減少不必要的資源浪費。在數據庫的建立過程中，專業人員可以依據加工的材料以及對象不同，構建不同的數據庫，比如，根據材料不同，可以構建鋼材料模塊、銅材料模塊；根據加工方式的不同，也可以制定相應的模塊，提升工人的實際操作的精準度。更為重要的是，工人可以對數據庫進行完善，比如，將新的加工金屬加工部件，加入到數據庫中，或是對原有的數據進行優化，讓數據庫更好地為生產服務。此外，專業人員需要定期對數據庫進行維護，并結合實際的材料加工狀況，適時地完成數據控軟件的升級工作，提升激光技術的加工效率。

聯想二，提升同一機床的綜合加工能力

激光技術具有較強的可控性。結合激光的這種特性工人可以在合適的條件下，靈活的控制激光發射出的能量；在某一位置的停留時間；還有激光的具體位置，實現同一機床，進行多種方式的加工能力。但是，在實際的生產過程中發現：由于當前技術的局限，大部分機床存在單一化的生產模式，即同一機床只能進行某一項的材料加工，比如，有些機床只能進行激光打孔。這種狀況存在提升效率的可能。為此，專業人員需要研究控制激光技術的設置，真正讓每一臺機床，可以獨立生產各種各樣的金屬材料，真正實現同一機床可以進行多種加工的目標。此外，專業人員還要研究如何更好地提升單位時間內，提高激光在某一位置的能量密度，也要思考如何在不同形狀的金屬表面，更為準確地進行相應的金屬加工，比如，如何在球面，或是正方體表面進行相應的機床加工。為此，專業人員需要對激光的設置進行深入研究，并將這種研究運用在機床上，提升機床的綜合加工能力。

聯想三，提升激光技術加工的自動化

激光技術的自動化是未來的發展趨勢。這對于科技提出更高的要求。專業人員可以嘗試從以下幾方面入手，完成此項技術的突破，真正實現激光加工技術的自動化，降低加工技術的故障率。方面一，構建完善的網絡控制技術。為了提升激光技術精準度，專業人員可以構建相應的“攝像頭”，感應激光的行動軌跡，還有激光的能量分布狀況以及激光照射的具體位置。與此同時，專業工作人員可以構建預警機制，即在實際的控制過程中，對一些非人力所能控制的問題時，及時進行預警，減少金屬材料的返修率。方面二，構建完善的數控技術。專業人員可以通過編程的方式，構建一整套激光的運行邏輯，并按著這種邏輯進行相應的部件加工，減少人工成本。此外，由于生產部件的復雜化，專業人員需要定期與一線工人溝通，了解程序存在的操作性問題，并從專業的角度進行程序的升級，或是優化，提升部件加工的高效化。方面三，構建完善的輔助技術。專業人員除了需要構建上述兩項技術外，還需要構建相應的輔助技術，比如，測量加工場所的溫度、濕度以及清潔度，并進行相應信息的反饋。總控制裝置可以根據輔助技術提供的信息，進行相應的調整。此外，本文中的輔助技術還包括觀察技術，即在實際的生產中，這種輔助技術可以準確判斷激光的運動路徑，及時預見可能性的錯誤，并進行針對性調整，提升激光技術加工金屬材料的精確度。

總而言之，激光技術在未來金屬加工的生產中具有較強的實用性。專業人員需要在掌握激光技術特性的基礎上，結合時代發展的需要，結合對各個材料特性的理解，并結合與一些員工的交流，真正構建出高效性的激光運用程序，促進金屬材料加工的良性發展。