淺談激光加工技術(shù)在金屬加工工藝中的應(yīng)用

1.高 明 2.趙 炎

1.遼寧龍城激光技術(shù)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(shù)在金屬加工工藝中的應(yīng)用

1.高 明 2.趙 炎

1.遼寧龍城激光技術(shù)有限公司 2.上海眾深科技股份有限公司

激光技術(shù)在一定程度上可以體現(xiàn)出一個(gè)國家的現(xiàn)代化程度。激光加工技術(shù)本質(zhì)上是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料進(jìn)行切割、焊接、打孔、打標(biāo)等的一門技術(shù)。本文主要介紹了激光加工技術(shù)的特點(diǎn)以及在金屬材料加工工藝中的具體的應(yīng)用。

激光；金屬材料；工藝

一、激光加工技術(shù)的特點(diǎn)

現(xiàn)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(diǎn)，一般方向性好，且能量整體密度高。此外，當(dāng)前激光束如果聚焦在被加工材料前表面的某一特定點(diǎn)時(shí)，其所包含的光能會(huì)瞬時(shí)逐步轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而出現(xiàn)上萬攝氏度的高溫，此時(shí)此刻就算再堅(jiān)固無比的材料也會(huì)無法忍耐高溫而熔化。與此同時(shí)，溫度會(huì)不斷升高，且材料出現(xiàn)汽化現(xiàn)象，使被切除的部分產(chǎn)生小孔洞，且余料會(huì)在整個(gè)汽化過程中逐步被蒸發(fā)，且沒有一點(diǎn)剩余。激光加工材料的過程實(shí)際上是待加工材料局部因溫度急劇迅速升高持續(xù)發(fā)生液化和汽化現(xiàn)象的過程。

激光加工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的鈑金加工方法難以完成的零件加工。當(dāng)要在一個(gè)箱體較大的鋼件上鉆許多大小不一的孔時(shí)，傳統(tǒng)鈑金工藝方法無法做到，但激光加工技術(shù)就能夠輕松完成。而且，在連續(xù)加工同樣的零件時(shí)，激光加工技術(shù)比傳統(tǒng)工藝技術(shù)的準(zhǔn)確度更高，速度更快，市場(chǎng)競(jìng)爭力更強(qiáng)。

在二維平面中，激光加工更有柔性。例如在使用激光切割機(jī)切割時(shí)，工件是固定的，切割機(jī)的割頭是可移動(dòng)的，這樣不僅可以避免加工出現(xiàn)死角，提高加工材料的利用率，還能夠簡化加工設(shè)備。激光加工設(shè)備不是靠控制零件、設(shè)置模具或改變加工路線來進(jìn)行加工的，而是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)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(shù)控來完成，而且完成精度高，質(zhì)量好。

二、激光加工技術(shù)在金屬材料加工工藝中的應(yīng)用

1、激光切割

1)激光切割能夠有效的利用編程軟件的優(yōu)點(diǎn)，極大的提高薄板型材料的利用率，減少材料的使用與浪費(fèi)，同時(shí)減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度與力度，達(dá)到理想的效果。另一方面，優(yōu)化排料的這一功能性，可以省略薄板切割的開料環(huán)節(jié)，有效的降低材料的裝夾，減少加工輔助的時(shí)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(jié)省；2)在日益發(fā)展的市場(chǎng)環(huán)境中，產(chǎn)品的開發(fā)速度即意味著市場(chǎng)。激光切割機(jī)的應(yīng)用，可以有效的減少模具的使用數(shù)量，節(jié)省新產(chǎn)品的開發(fā)周期，促進(jìn)其開發(fā)的速度與腳步。零件經(jīng)過激光切割后的質(zhì)量良好，且生產(chǎn)效率明顯提高，有助于小批量的生產(chǎn)，強(qiáng)而有力的保障了產(chǎn)品開發(fā)周期日漸縮短的市場(chǎng)氛圍，而激光切割的應(yīng)用可以對(duì)落料模的尺寸大小進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，為日后的大批量生產(chǎn)鋪墊下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；3)鈑金加工作業(yè)中，幾乎所有的板件痘需要在激光切割機(jī)上一次成形作業(yè)，并進(jìn)行直接的焊接合套，所以激光切割機(jī)的應(yīng)用減少了工序與工期，有效的提高工作效率，能夠?qū)崿F(xiàn)工人勞動(dòng)強(qiáng)度與加工成本的雙重優(yōu)化與降低，同時(shí)促進(jìn)工作環(huán)境的優(yōu)化，極大的提高研發(fā)速度與進(jìn)度，減少模具投入，有效的降低成本；4)激光切割機(jī)在鈑金加工中干的普遍應(yīng)用，能夠有效的縮短新產(chǎn)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(shí)，激光切割機(jī)在工業(yè)加工中的廣泛應(yīng)用，能夠有效的加工各種復(fù)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(zhǔn)度、略去沖壓模具的更換程序，有效的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

2、激光焊接

從目前的發(fā)展態(tài)勢(shì)看，激光焊接技術(shù)不斷滲透到汽車行業(yè)，為行業(yè)發(fā)展提供了必要的技術(shù)支撐。具體而言，這種應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：首先，傳動(dòng)件焊接。當(dāng)前，激光焊接技術(shù)可滿足汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中70%的零件的焊接需求。與其它焊接技術(shù)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(xiàn)出其獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)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(shù)量，也可以提高部件性能，還可以減輕車體重量，進(jìn)而優(yōu)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(shù)憑借其堅(jiān)固性強(qiáng)的特點(diǎn)，還廣泛應(yīng)用于刀具、刃具、量具制造行業(yè)。例如，我國圓鋸片的年產(chǎn)量超過1000萬片，不僅滿足了建筑行業(yè)對(duì)高質(zhì)量鋸片的迫切需求，而且保障了國外鋸片市場(chǎng)的有效供給。

3、激光打孔

激光打孔是一項(xiàng)傳統(tǒng)的、實(shí)用的激光材料加工技術(shù)。與其它技術(shù)相比，激光打孔具有精度高、效率高、效益高等優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)前制造行業(yè)不可或缺的技術(shù)元素。從20世紀(jì)末，激光打孔技術(shù)的發(fā)展速度明顯加快，多元化傾向明顯加強(qiáng)。而且，隨著技術(shù)的不斷完善，孔徑越來越小，而性能卻越來越高。粗略地計(jì)算，如果我們?cè)陲w機(jī)機(jī)翼上打上5萬個(gè)半徑為0.032mm的小孔，就可以因?yàn)闅饬髯枇Φ臏p小而節(jié)省40%的油量。在我國，激光打孔技術(shù)也有著相對(duì)較長的發(fā)展歷史。早在20世紀(jì)60年代，我國就將該技術(shù)應(yīng)用于鐘表制造行業(yè)，目前其累計(jì)產(chǎn)值已超過23億元人民幣。然而，與發(fā)達(dá)國家相比，我國還存在著一定的差距。現(xiàn)如今，發(fā)達(dá)國家已將激光打孔技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥制造、食品加工、飛機(jī)制造等行業(yè)領(lǐng)域，為其帶來了巨大的物質(zhì)和精神財(cái)富。

4、激光打標(biāo)

激光打標(biāo)技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用性極強(qiáng)的激光材料加工技術(shù)。它通過高密度、高能量的激光，對(duì)工部件實(shí)行局部照射，并依靠汽化、液化等各類化學(xué)反應(yīng)，將標(biāo)識(shí)永久性地留在工部件表面。當(dāng)前，金屬制品是激光打標(biāo)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的行業(yè)領(lǐng)域。近些年來，激光系統(tǒng)不斷完善，目前平均最高功率可達(dá)250WYAG，極大地加深了標(biāo)記的深度，提高了標(biāo)記的質(zhì)量。而且，激光打標(biāo)技術(shù)作為一種嶄新的產(chǎn)品防偽手段，受到社會(huì)各界越來越廣泛的關(guān)注。

綜上，隨著社會(huì)工業(yè)的不斷發(fā)展以及激光加工技術(shù)的進(jìn)步，激光加工技術(shù)必然會(huì)成為金屬加工技術(shù)應(yīng)用中的重要加工手段，因此，值得廣大同行的關(guān)注與重視，在實(shí)際生產(chǎn)中予以大力的推廣。

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

[2]王大力.激光切割機(jī)在鈑金加工中的應(yīng)用[J].科技資訊，2012，01：112.