淺析金屬材料加工工藝中激光技術的應用

任逸凡 史明輝

摘要：激光技術具有集成性能優、加工效率高、成本支出低等優勢，其在不斷發展進程中已成為部分領域中必不可少的技術要素。目前，激光切割、激光焊接等激光技術已在不同程度層面上應用于金屬材料加工工藝中。為了能夠有效的增強實際應用效果，需要優化激光技術中設定的參數量值，構建最佳的金屬加工工藝數據庫，從而在一定程度上實現激光工藝的自動化應用。

關鍵詞：金屬材料;加工工藝;激光技術

隨著科學技術的不斷創新和發展，金屬材料加工工藝中激光技術的應用包含不同的表現模式，如激光焊接，激光切割等，該激光技術均能夠在一定程度上輔助相應的金屬材料加工工藝有效實施，使得整個加工工藝的流程及質量得到大幅度增強，為后續的研究提供借鑒。

1金屬材料加工工藝中激光技術的應用原理

對于激光技術而言，其實際上屬于光線類型中的一種特殊表現模式，與日常情況下的普通光相比，其具有單色性、相干性及平行性等特征。在相應的設置條件下，激光能夠在實際應用區域范疇內構建符合標準的管控模式，對整個加工工藝進行合理的管理。在此過程中通過使用相關設施實現激光技術的聚焦功能[1]。

當光線匯集于一點位置處，將會產生一定的溫度，其與激光的實際原理一致，但由于激光自身具有特殊性質，其產生的溫度是普通溫度的數十倍甚至數百倍。因此將聚焦后的激光照射至金屬加工工藝產品上，產品表面將直接加熱，由于外界環境中溫度和應力的干擾，使得金屬加工工件表面處于軟化模式下，甚至較為嚴重的還會出現破裂的現象[2]。在整個工件切割過程中，需要依據工件的不同厚度程度、耐熱性等有效的控制激光聚焦的整體強度，在操作過程中按照一定的速度移動激光以完成切割。

2 金屬材料加工工藝中激光技術的應用現狀

2.1 激光切割

激光切割不僅是一項核心的激光加工工藝技術，而且還是金屬材料加工領域范疇內必不可少的關鍵技術。福特、豐田等汽車企業均已在汽車裝配線上，較為廣泛地使用激光切割技術。與傳統模式下的切割技術相比，激光切割能夠在最小的基礎面板層面上，加工出不同規格、不同精度的零部件，消除了金屬模具的局限性，獲得優良的加工成果。

激光切割技術廣泛的應用于切割不同模式下的不銹鋼設備部件中，對于加工數量、加工質量等不同情況，均展示出其優質性能的特點。目前，激光切割技術已逐漸應用于機械制造行業領域內，并成為該行業發展的核心支撐力。在此過程中輸出功率為2kW的CO2激光設備裝置是常規模式下的切割工具，其能夠切割的不銹鋼最大厚度為8mm，普通碳鋼的最大厚度為12mm。

2.2 激光焊接

目前，激光焊接技術能夠滿足汽車傳動系統中70%零部件的基本焊接要求。與傳統模式下的焊接技術相比，激光焊接不僅能夠在一定程度上有效的增強提高零部件的應用周期長度，而且還能夠減少零部件的使用成本，充分的展現出其獨特的實用價值。

對于激光焊接過程中的組合部件而言，其主要是將隨意分散的扁平部件焊接成一個主體并將其壓制成形。通過焊接組合部件，不僅能夠根據實際應用情況降低工件的使用總數量，而且還能夠在一定程度上有效的提升組合部件的基本性能，降低整個車身的重量，從而優化了汽車整體核心性能。以雅閣汽車為例，其車門主要是由1.4mm鋼板和0.7mm薄板通過焊接和沖壓制成，能夠使車門的總重量減少40%。

2.3 激光鉆孔

激光鉆孔是一種傳統且實用的金屬材料加工工藝技術。隨著科學技術的不斷創新和發展，部件的空徑長度越來越小，但性能呈大幅度提升。實際上，若在飛機機翼上打一個半徑為0.032mm的50000個孔，由于降低了氣流阻力，可以節省40%的燃油量。

早在1960年代初期階段，我國就已將該項激光鉆孔技術應用于鐘表制造行業領域范疇內。目前，其累計產值已超過23億元。但與發達國家相比較而言，我國具有較大的進步空間。如今，激光鉆孔技術已廣泛應用于藥品制造、食品加工生產、飛機制造等相關行業，為各個行業的發展帶來了巨大的物質和精神財富。

3 金屬材料加工工藝中激光技術的應用前景

基于金屬材料加工工藝中激光技術的實際應用而言，根據相關研究結果認為其可以通過以下兩個層面的內容，努力來增強激光技術的應用范圍和強度。

第一，優化激光加工工藝的部件量值參數，構建科學合理的加工工藝部件數據庫。無論是激光照射的周期長度，還是激光照射強度、區域范圍等，均能夠通過人為干預的模式進行相應的管理和控制。基于上述的相關理論研究，激光加工工藝具有較為顯著的多樣化特征。因此，為了充分發揮金屬材料加工工藝中激光技術的優勢，能夠在一定程度上依據根據不同的加工形式和對象建立科學合理的參數設置理論，為激光加工工藝技術提供可靠的衡量標準。

大力拓展激光多位置分時集成加工。激光光源能夠獨立控制激光照射周期長度和能量密度。在這種情況下，不同工位的分時能夠依據既定的條件實現多種綜合模式的基本處理方式，在同一機械設備上完成激光切割、激光焊接等激光技術，從而達到綜合處理的顯著成果。由于可以顯著的看出，激光多位置分時集成處理技術是激光加工工藝技術發展的必然趨勢。

結束語

基于上述的詳細分析和研究，隨著科學技術的不斷創新和發展，在金屬材料加工工藝中強化激光技術的的應用是一項重要的工程。為了鞏固金屬材料加工工藝的發展基礎，提高金屬加工工藝中激光技術應用的實效性，需要時刻注意以下幾點問題：首先，應清楚認識到提升激光技術在金屬材料工藝應用的必要性。其次，應全面分析激光技術在金屬材料加工技術中的基本應用現狀、目前存在的問題及針對相應問題的應對策略。最后，在金屬材料加工工藝中應科學的掌握激光技術的應用路徑。只有這樣，才能在未來的發展進程中實現金屬材料加工的持續高效發展。

參考文獻：

[1] ?徐章地. 金屬材料加工工藝中激光技術應用分析[J]. 科學與財富，2017，12（21）：153-153.

[2] ?田晗. 激光技術在金屬材料加工工藝中的應用[J]. 技術與市場，2016，5（11）：103-103.

（作者單位：南京郵電大學）