激光加工技术在金属加工工艺中的应用探究

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[摘 要]激光加工技术是一种全新的无模具加工技术，将激光加工技术应用到金属材料加工工艺中，能够节省大量模具，缩短生产时间，减少生产成本，增加产品的精确度，是适应市场发展需要的新型工艺技术。激光加工技术在钣金加工工艺中具有很重要的位置，大大提高了金属加工工艺的劳动生产率，推动了金属加工工艺的发展。本文在此从激光加工技术的特点出发，对其在金属加工工艺中的应用做了详细的研究。

[关键词]激光；金属材料；工艺

中图分类号：TG665 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0020-01

一、激光加工技术的特点

激光是一种相干光源，具有单色性、平行性和相干性的特点，能量密度高，方向性好。激光束聚焦在被加工材料表面的某一点时，激光的光能会瞬间转化为热能，产生上万摄氏度的高温，再坚硬的材料都会在瞬间达到熔点温度迅速熔化，温度再继续升高达到沸点，材料发生汽化，使得被切除的地方形成了一个小孔洞，被切除的余料在汽化过程中被蒸发掉，没有残余。激光加工材料的过程实际上是待加工材料局部因温度急剧迅速升高持续发生液化和汽化现象的过程。

激光加工技术可以实现传统的钣金加工方法难以完成的零件加工。当要在一个箱体较大的钢件上钻许多大小不一的孔时，传统钣金工艺方法无法做到，但激光加工技术就能够轻松完成。而且，在连续加工同样的零件时，激光加工技术比传统工艺技术的准确度更高，速度更快，市场竞争力更强。

在二维平面中，激光加工更有柔性。例如在使用激光切割机切割时，工件是固定的，切割机的割头是可移动的，这样不仅可以避免加工出现死角，提高加工材料的利用率，还能够简化加工设备。激光加工设备不是靠控制零件、设置模具或改变加工路线来进行加工的，而是由计算机系统整体控制来完成的，因此，激光加工工艺中不存在刀具的磨损、变形等问题，过程可以能够通过数控来完成，而且完成精度高，质量好。

二、激光加工技术在金属材料加工工艺中的应用

1、激光切割

1）激光切割能够有效的利用编程软件的优点，极大的提高薄板型材料的利用率，减少材料的使用与浪费，同时减轻工人的劳动强度与力度，达到理想的效果。另一方面，优化排料的这一功能性，可以省略薄板切割的开料环节，有效的降低材料的装夹，减少加工辅助的时间。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节省；2）在日益发展的市场环境中，产品的开发速度即意味着市场。激光切割机的应用，可以有效的减少模具的使用数量，节省新产品的开发周期，促进其开发的速度与脚步。零件经过激光切割后的质量良好，且生产效率明显提高，有助于小批量的生产，强而有力的保障了产品开发周期日渐缩短的市场氛围，而激光切割的应用可以对落料模的尺寸大小进行精准的定位，为日后的大批量生产铺垫下坚实的基础；3）钣金加工作业中，几乎所有的板件痘需要在激光切割机上一次成形作业，并进行直接的焊接合套，所以激光切割机的应用减少了工序与工期，有效的提高工作效率，能够实现工人劳动强度与加工成本的双重优化与降低，同时促进工作环境的优化，极大的提高研发速度与进度，减少模具投入，有效的降低成本；4）激光切割机在钣金加工中干的普遍应用，能够有效的缩短新产品等的加工与制造周期，极大的减少模具的投入等；极大的提高工人的加工速率，省去不必要的加工程序；同时，激光切割机在工业加工中的广泛应用，能够有效的加工各种复杂的零件，提高精确度，有助于直接缩短加工周期、提高加工的精准度、略去冲压模具的更换程序，有效的提高劳动生产率。

2、激光焊接

从目前的发展态势看，激光焊接技术不断渗透到汽车行业，为行业发展提供了必要的技术支撑。具体而言，这种应用主要体现在以下两个方面：首先，传动件焊接。当前，激光焊接技术可满足汽车传动系统中70%的零件的焊接需求。与其它焊接技术相比，激光焊接不仅可以提高零件的使用寿命，而且可以降低零件的使用成本，体现出其独特的应用价值。其次，焊接组合件。简单地说，焊接组合件就是将分散的平板工件焊接成体、冲压成形。通过焊接组合件，既可以减少工件数量，也可以提高部件性能，还可以减轻车体重量，进而优化汽车的整体性能。以雅阁汽车为例，它的车门是由1.4 mm的钢板和0.7 mm的薄板拼焊冲压而成，降低了40%的车门重量。

此外，激光焊接技术凭借其坚固性强的特点，还广泛应用于刀具、刃具、量具制造行业。例如，我国圆锯片的年产量超过1 000万片，不仅满足了建筑行业对高质量锯片的迫切需求，而且保障了国外锯片市场的有效供给。

3、激光打孔

激光打孔是一项传统的、实用的激光材料加工技术。与其它技术相比，激光打孔具有精度高、效率高、效益高等优势，成为当前制造行业不可或缺的技术元素。从20世纪末，激光打孔技术的发展速度明显加快，多元化倾向明显加强。而且，随着技术的不断完善，孔径越来越小，而性能却越来越高。粗略地计算，如果我们在飞机机翼上打上5万个半径为0.032 mm的小孔，就可以因为气流阻力的减小而节省40%的油量。在我国，激光打孔技术也有着相对较长的发展历史。早在20世纪60年代，我国就将该技术应用于钟表制造行业，目前其累计产值已超过23亿元人民币。然而，与发达国家相比，我国还存在着一定的差距。现如今，发达国家已将激光打孔技术广泛应用于医药制造、食品加工、飞机制造等行业领域，为其带来了巨大的物质和精神财富。

4、激光打标

激光打标技术是一项应用性极强的激光材料加工技术。它通过高密度、高能量的激光，对工部件实行局部照射，并依靠汽化、液化等各类化学反应，将标识永久性地留在工部件表面。当前，金属制品是激光打标技术应用最为广泛的行业领域。如刃具、量具、轴承等金属制品，都需要依赖激光打标技术为其打印标记。而且，激光打标可在丝毫不影响晶体的性能的情况下，将看似不可能的标记打印变为现实。此外，随着技术的不断进步，一些非金属制品，如大理石、玻璃、陶瓷等，也可以应用激光打标技术进行打标。近些年来，激光系统不断完善，目前平均最高功率可达250 WYAG，极大地加深了标记的深度，提高了标记的质量。而且，激光打标技术作为一种崭新的产品防伪手段，受到社会各界越来越广泛的关注。

三、结语

综上，随着社会工业的不断发展以及激光加工技术的进步，激光加工技术必然会成为金属加工技术应用中的重要加工手段，因此，值得广大同行的关注与重视，在实际生产中予以大力的推广。

参考文献：

[1] 田延龙.激光技术在金属材料加工工艺中的应用探析[J].科技创新与应用，2013，（10）.

[2] 王大力.激光切割机在钣金加工中的应用[J].科技资讯，2012，01：112.