激光技術(shù)在金屬材料加工工藝中的應(yīng)用

摘 要：作為目前最為流行的金屬加工技術(shù)之一，激光技術(shù)的應(yīng)用具有重要優(yōu)勢(shì)作用。而且由于金屬加工的過(guò)程與其他制品的加工要求不同，所以在利用激光技術(shù)進(jìn)行加工過(guò)程中在加工方式以及標(biāo)準(zhǔn)等方面存在一定的差異。為此，為了更好地發(fā)揮激光技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用，提升金屬材料加工工藝水平，必須要充分掌握激光技術(shù)的原理和特點(diǎn)，從而優(yōu)化加工工藝，提升加工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：激光技術(shù);金屬材料加工;工藝;激光加工應(yīng)用

1 概述

作為一種新型的現(xiàn)代加工技術(shù)，激光加工技術(shù)自身就具有一定的規(guī)律和特性。為了有效地提升金屬加工工藝水平，就必須要加強(qiáng)對(duì)激光技術(shù)原理及特點(diǎn)的掌握，并通過(guò)對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)金屬加工工藝的優(yōu)化。由于激光技術(shù)屬于一種單行想干方式，并具有較高的光學(xué)特性，所以在進(jìn)行激光加工過(guò)程中要充分結(jié)合科技發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)以及高效收益要求等，不斷完善對(duì)激光技術(shù)設(shè)備的配置，提升激光加工技術(shù)的成熟度等，從而促進(jìn)我國(guó)金屬材料加工行業(yè)的長(zhǎng)久穩(wěn)定發(fā)展。

2 激光加工技術(shù)的原理和特點(diǎn)

2.1激光加工技術(shù)的原理

作為一種光，激光不僅具備了普通光的特性，而且還具有高亮度、高強(qiáng)度、相干性、方向性以及單色性較好等優(yōu)勢(shì)。而激光加工技術(shù)則是綜合應(yīng)用了激光的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)高聚焦的能力密度來(lái)完成激光照射工作，而被照射的區(qū)域溫度可以達(dá)到上千甚至上萬(wàn)攝氏度，可以瞬間將金屬材料進(jìn)行熔化、蒸發(fā)，然后在通過(guò)熱沖擊波的作用將發(fā)生熔融的金屬材料進(jìn)行加工制造。為此，可以通過(guò)激光技術(shù)對(duì)任何形式的金屬材料進(jìn)行切割、打孔或者焊接等加工。整個(gè)加工過(guò)程主要分為：對(duì)待加工的金屬材料進(jìn)行激光照射、待加工的金屬材料充分吸收所照射的激光能量、光束能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將待加工金屬材料進(jìn)行無(wú)損加熱、待加工金屬材料被熔化、蒸發(fā)或者破壞、加工完成進(jìn)行冷卻等步驟。

2.2激光加工技術(shù)的特點(diǎn)

激光技術(shù)進(jìn)行金屬材料的加工主要特點(diǎn)為：1）激光能量具有較高的瞬時(shí)密度，所以幾乎可以對(duì)任何形式的堅(jiān)硬、耐熱的金屬材料進(jìn)行加工，譬如對(duì)于傳統(tǒng)方式難以進(jìn)行加工的半導(dǎo)體、陶瓷等材料;2）激光光束的光斑可以聚焦到微米級(jí)的大小，為此可以進(jìn)行輸出功率的調(diào)節(jié)，進(jìn)而可以進(jìn)行任何復(fù)雜圖形或者微納米級(jí)別的精細(xì)加工;3）可以通過(guò)非接觸進(jìn)行加工，為此在加工過(guò)程中沒(méi)有工具的能量損耗問(wèn)題;4）加工速度較快、熱影響范圍較小;5）具有加強(qiáng)的適應(yīng)性，該技術(shù)不僅適用大氣環(huán)境下，而且也可以在真空環(huán)境中進(jìn)行操作，并且該技術(shù)與其他設(shè)備的集成應(yīng)用可以有效的實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化特點(diǎn)。

3 金屬材料加工中使用激光加工的具體應(yīng)用

3.1切割激光加工

切割激光加工技術(shù)指的主要是通過(guò)對(duì)加工方式的聚集來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬材料表面的局部高溫處理，然后在對(duì)金屬零件完成加工的操作。通過(guò)激光可以進(jìn)行同方向的壓縮處理，可以有效地在材料表面形成壓縮軌跡，進(jìn)而對(duì)零件進(jìn)行壓縮切割。該技術(shù)是目前市場(chǎng)上應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一，其被廣泛的應(yīng)用在塑料、合金、玻璃以及木材等各種材料的加工過(guò)程中。通過(guò)此技術(shù)在對(duì)金屬材料進(jìn)行加工過(guò)程中主要是利用計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)加工的分析，并通過(guò)激光脈沖放電來(lái)形成高能量光束，從而使材料氣化或者融化。此技術(shù)的加工精準(zhǔn)度較高，可達(dá)0.05毫米，切割速度可到72 m/min明顯的要高于傳統(tǒng)的加工速度和質(zhì)量。

3.2激光焊接加工技術(shù)

接觸面積較小、變形量較小且速度較快作為激光焊接加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，所以其被廣泛的應(yīng)用與金屬材料的加工中。該技術(shù)通過(guò)利用激光來(lái)完成焊接加工，不僅可以有效地提升焊接效率，而且還可以降低對(duì)周圍環(huán)境的污染。通過(guò)激光焊接技術(shù)在金屬材料加工領(lǐng)域中的應(yīng)用該技術(shù)可以根據(jù)焊接要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的折角焊接、曲面焊接等，從而滿足金屬材料的焊機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。需注意的是，由于激光不僅可以與電弧焊接融合，而且也可以與粒子弧焊接、高頻率電熱感等技術(shù)進(jìn)行融合，所以再具體的焊接加工過(guò)程中，相關(guān)人員要根據(jù)實(shí)際需求合理的選擇焊接激光加工標(biāo)準(zhǔn)，從而更好地發(fā)揮出激光焊接加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

3.3激光表面拋光

機(jī)械拋光、化學(xué)拋光等技術(shù)作為傳統(tǒng)拋光的主要技術(shù)，其一般均是一種接觸式拋光技術(shù)不僅會(huì)導(dǎo)致金屬材料發(fā)生脆性損壞，而且在拋光之后也會(huì)形成表面劃痕、凹坑等情況，而經(jīng)過(guò)化學(xué)拋光的金屬材料表面也可能會(huì)出現(xiàn)拋光霧斑等，且拋光率以及成品率也較低。如果采用傳統(tǒng)的拋光技術(shù)對(duì)藍(lán)寶石、光學(xué)物力等器件進(jìn)行拋光的化勢(shì)必會(huì)損害材料的性能，而通過(guò)激光拋光技術(shù)的應(yīng)用則可以有效地解決上述問(wèn)題。那是因?yàn)椋す鈷伖饧夹g(shù)主要是通過(guò)激光束來(lái)對(duì)材料表面進(jìn)行掃描加工，然后再通過(guò)激光與材料之間的相互作用，將材料中多余的材質(zhì)進(jìn)行剔除，進(jìn)而形成較為光滑的平面。作為一種新型的拋光技術(shù)，其在根本上解決了傳統(tǒng)拋光技術(shù)的缺陷，尤其是對(duì)于一些形態(tài)較為復(fù)雜的材料的表面拋光，因此被廣泛的應(yīng)用在藍(lán)寶石、光學(xué)元件等材料的拋光中，不僅可以有效地確保零部件的光學(xué)性能，而且還可以確保零件的通信效果。對(duì)于那些不便于進(jìn)行人工拋光的特殊位置也可以通過(guò)此技術(shù)來(lái)進(jìn)行解決。

總而言之，激光技術(shù)的應(yīng)用不僅可以有效地滿足金屬材料加工的工藝要求，而且還可以在一定程度上降低對(duì)材料性能的損害，提升加工效率和質(zhì)量。但由于金屬加工的過(guò)程與其他制品的加工要求不同，所以在利用激光技術(shù)進(jìn)行加工過(guò)程中在加工方式以及標(biāo)準(zhǔn)等方面存在一定的差異。為此，為了更好地發(fā)揮激光技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用，提升金屬材料加工工藝水平，必須要充分掌握激光技術(shù)的原理和特點(diǎn)，從而優(yōu)化加工工藝，提升加工質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：

袁瑩瑩（1999—）， 女 ，漢族，山東鄒城人， 學(xué)生，山東理工大學(xué)， 研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 。

（山東理工大學(xué)，山東 淄博 255022）