激光技术在金属材料加工工艺中的应用

赵辉

摘要：激光技术作为上个世纪最伟大的科技成就之一，为人类社会的生产生活做出了巨大的贡献，而且随着科学技术的进步，其应用范围逐渐扩大，在工业、农业、科研工作、国防建设等领域都可以发现其身影。以金属材料加工业为例，激光技术以其得天独厚的优势，已成为金属材料加工业发展中必不可少的技术。但由于受限制因素的束缚，激光技术在金属材料加工业中并未实现全部的价值作用，其潜能还有待开发。

关键词：金属材料；加工工艺；激光技术；应用分析

激光加工属于一种新型的先进制造技术，其具备自身的规律和特色，历经了多年的发展生成了激光加工理论和多种激光加工工艺参考资料。激光技术随着社会科学技术和经济的发展的需求得到了迅猛的发展。同普通光对比，激光技术具有单色性、相干性和方向性以及高光性的特点。同时，激光加工装备也与诸多学科因素而使其具备高科技性和高收益率。从国内外激光使用市场的情况可知，历经多年的开发与完善，当前的激光加工技术和设施以及激光器械已经相对成熟，形成了系列的激光加工工艺。

1激光加工技术应用的基本特征

1.1激光加工技术应用的工艺集成性良好

相比于运用到金属材料加工工艺中的其它技术，激光加工技术具有很强的工艺集成性特点。主要体现在两方面：一方面是同一台机床可同时具备多种加工工藝，比如：切割、焊接、打孔、表面处理等；另一方面，则是同一台机床可同时实现多种工艺同步进行，甚至也能达到不同工艺分步进行的效果。

1.2激光技术的加工效率高、质量好

相比于普通的加工工艺，利用激光技术进行加工能够有效的提高加工效率，如，在进行金属材料切割过程中，其速度是普通切割工艺十五倍；如果是利用激光技术进行金属材料焊接，其速度是普通传统焊接技术的二十五倍；如果利用激光技术进行金属材料打孔，其速度是传统机械打孔的四万多倍。而且在与传统加工供给相比，激光技术的加工质量更优质，由于其采取用的非接触方式进行加工，能量密度能够有效的聚集在一起，从而实现了加工快、质量好的目标。

1.3适应性较强

激光加工能够使用于诸如高强度、高浓度、高硬度等多种材料之中。此外，激光加工不仅适宜用于大气环境，还适宜用于真空环境中，这也是激光加工适应性较强的特征。

2激光技术在金属材料加工工艺中的具体应用

2.1激光切割

由前文可知，激光切割技术主要是利用将激光聚集至加工材料的表面，在加工材料表面生成局部高温，最终实现对具体部件加工的效果。同时，利用和激光同方向的压缩空气把多余材料吹走，使激光在加工材料表面依照一定的轨迹继续运动，生成特定形状的切缝。激光切割技术是使用最为普遍的一种激光加工技术，可以应用至如有机玻璃、塑料、合金钢与碳钢以及木材等多种材料的加工之中。在计算机程序的监控下，激光器通过脉冲放电，进而形成高密度的能量光斑，将加工材料瞬间气化或融化。激光切割的切割精密度较高，定位精密度时可以达到0.05mm，重复定位可以精准到0.02mm，而且切割速度可以达到70m/min，这就远超于普通的线切割速度。

2.2激光焊接技术

激光焊接的特点有以下几个：一是速度快，二是非接触，三是变形小，比较适合连续性的金属材料在线加工。在金属材料加工工艺中应用激光焊接技术可以提高焊接效率，而且无污染。随着加工技术的快速发展，激光焊接技术水平也在不断提高。应用激光焊接技术可以实现曲线焊接，提高车身的灵活性，而且可以根据焊接材料的特殊要求进行焊接。激光焊接技术有以下几种：一是激光与电弧焊接技术，二是等离子弧焊接技术，三是高频感应热源复合焊接技术，四是双激光束焊接技术。不同的激光焊接技术特点不同，技术人员需要结合实际情况选择激光焊接技术，保证激光焊接技术应用的合理性。

2.3激光打标技术

激光打标技术应用性比较广，其工作原理是通过高强度，以及高密度的激光束对加工部件进行高温照射。再通过一连串的作用使得加工配件上永久性地留下激光标记。这项技术在金属加工范围内运用程度相当广。比如说对机械轴承的打标，或是对于轮毂的打标等等。因为激光技术的发展，激光打标技术也得到了相应的提高。由于激光打标的性质比较特殊因此被大量引用到产品防伪领域，也得到社会各界的认可。

2.4激光打标

激光打标技术，其实是一项应用性很强的激光材料加工技术，它主要是通过高密度、高能量的激光，从而实现对工部件的局部照射，并依靠汽化、液化等化学反应，将相关标识永久性地留在工部件表面。从当前看，金属制品是激光打标技术应用最为广泛的行业领域。以“苏泊尔”为例，其刀具，电器上所存在的商标“SUPOR”就是通过激光打标完成的，通过这样的形式，不仅不会影响到产品的性能，而且也能让消费者加深对该品牌的影响。随着技术的不断进步，一些非金属制品，如大理石、玻璃、陶瓷等在生产中，也开始广泛的运用激光打标技术，从而在一定程度上实现了标记的打印。更加可贵的是，在金属材料加工工艺中使用激光技术，其实也是一种崭新的产品防伪手段，并且受到社会各界越来越广泛的关注。

2.5表面处理

激光表面处理技术在金属材料加工中的具体体现主要有两个方面，一个是激光表面硬化技术，另一个是激光熔覆与合金化。在进行表面硬化处理过程中，金属材料的马氏体能量会不断积聚，提高了金属材料的抗疲劳强度和耐磨性能。而且激光表面处理技术不仅不会降低金属材料的质量损耗还会提高金属材料的硬度。例如，在使用同种类型的钢材进行表面处理，如AISI1045，普通技术进行处理后，其硬度仅能达到HRC35，质量损耗却高出了400mg；但利用激光表面处理技术进行处理后，其硬度达到了HRC20的水平，而且质量损耗仅为100mg，所以激光表面处理技术的优势较大，可以广泛的应用到金属材料加工业中。

在进行激光熔覆与合金化处理时，是通过技术熔点提升的手段来提升金属材料的耐磨性与抗腐蚀性，这样技术主要适用于熔点较低的金属材料。再金属材料的熔点提升后，材料会形成一层高熔点合金层，从而改善了金属材料的性能。

3结束语

综上所言，现阶段国内的金属加工技术与工艺虽然日益完善，但是在激光技术全面运用在金属加工技术之中仍然是存在一定的不足与缺陷，因此也是任重道远，需要一定的发展空间与时间。所以作者在文中介绍激光技术在金属材料加工过程中的具体运用措施以期待能够让有关人员得到参考与借鉴，同时提升加工艺，以确保国内金属材料加工工艺行业的顺利发展。

参考文献：

[1]何宛臻.激光技术在材料加工领域的应用研究[J].科技与创新.2017（24）.

[2]蔡骐远.激光技术在材料加工中的应用研究[J].信息记录材料.2018（01）.

（作者单位：河北冀凯铸业有限公司）