激光加工技术在冶金行业的应用

张堪傲，张璐璐，夏斌斌

（华北理工大学 冶金与能源学院，河北 唐山 063210）

在随着经济技术高速发展的今天，信息化逐渐渗入人们的日常生活。科学技术的不断突飞猛涨，让激光加工技术在各行各业中崭露头角，成为很多行业领域中不可缺少的一部分。尤其在冶金行业中，激光加工技术对于切割原材料、焊接、热处理等很多方面都有巨大的贡献，为冶金企业在发展过程中起到了很大的帮助[1]。因此，激光加工技术在科学技术发展中也得到了很大的发展，在冶金行业当中占据的地位也逐渐重要。因此，本文从加工技术在冶金行业中的应用开始研究，希望让冶金行业的发展越来越好。

1 激光加工技术在冶金行业中的应用

1.1 用激光技术对硅钢进行刻痕

在冶金行业当中，激光加工技术的主要用途还是用来对硅钢进行刻痕。在一般情况下，冶金在生产制作过程中，需要把硅钢降低铁损和提高磁场感应，而最好的方式就在硅钢当中增加一定的硅含量、将硅钢当中的磁畴细化或者是把钢板厚度按照规定减少等等措施。但当前的硅钢的钢板厚度和含硅量已经不能随意改变。而激光加工技术在整个环节当中所要做的，就是要对磁畴细化或者改变磁畴的分布情况，让冶金生产中能够降低硅钢的铁损，让生产符合标准。这种技术使用的原理就是因为硅钢因为激光技术的照射，硅钢内部会因为集观光的照射和冲击下，在生产力的区域内让其内部密度错位，从而让硅钢细化后的磁场和原本的磁场相互改变，从而让硅钢发生变化，降低硅钢的铁损[2]。这种操作技术的原理就是，硅钢片因为受到激光束所照射，在作用区中形成了几千个标准大气压，让硅钢片在这种压力下产生了弹塑性变形和引力，致使硅钢片的密度错位，磁畴细化，让细化了的磁畴发生位移、翻转等情况，从而让铁损得到降低。

1.2 利用激光技术对带钢进行焊接

在冶金行业中，激光加工技术的主要用途不仅是用来对硅钢进行刻痕，还可以用激光加工技术对带钢进行焊接。在冶金生产中，冷轧板材是一项非常重要的生产材料。在以往的生产当中，该材料一般是使用电阻焊和闪光焊来进行生产。在以往，闪光焊主要是对高于1.5mm厚的钢板进行焊接，而电阻焊主要是对小于1.5mm厚的钢板进行焊接，但电阻焊和闪光焊在生产过程中逐渐出现问题，所产生的带钢断带率超过3%，且焊接出来的焊缝不够平整，致使质量不够达标。因此，企业逐渐将激光技术应用在冷轧板材的生产方面，用来取代以往的电阻焊和闪光焊，并且具备一定的优势。一方面，激光加工技术在带钢焊接时，不仅比电阻焊和闪光焊更稳定、精准度高和重量轻等优势，同时在重复性和维护量方面也比以往的焊接方法要好。另一方面，由于科技的发展速度较快，激光加工技术逐渐成熟。在激光接头中所使用的材料，与冶金当中的原材料极为相似，所产生的断带率是0.5%，远远低于电阻焊和闪光焊。此外，激光加工技术在加工过程中会使焊缝平整，有效的提高冶金的成材率和产量。因此，许多世界钢业大企业都纷纷选择的激光焊接作为主要的拼焊生产方式。

激光加工技术的表现十分优异，也意味着闪光焊在带钢生产方面逐渐“落幕”。虽然闪光焊的焊接技术在钢业行业中应用十分广阔，处于领导地位。但是由于激光加工技术的出色表现，也代表着激光技术迟早会取代闪光焊，成为未来冶金行业中主要的焊接方式。

2 激光加工技术在冶金设施中的应用

2.1 利用激光加工技术对轧辊表面进行毛化

在冶金行业中，对轧辊毛化是一件非常重要的生产环节，与以往的喷丸毛化相比，激光毛化的性能则更加出色，这也是激光加工技术在冶金设施中的重要应用。冷轧薄钢板是冶金设施中重要的组成部分[3]。因此，在生产冷轧薄钢板的时候，对其质量和性能都有一定的要求。在现代生产当中，为了提高冷轧薄钢板的深冲性和形影的涂镀性能，都需要激光加工技术对其进行毛化处理。在现阶段的毛化处理集中有 ：喷丸毛化、电火花毛化、激光毛化等。这些毛化处理技术可以分成两种，一种是毛化不规则分布，一种是可定式毛化。喷丸毛化和电火花毛化都是属于不规则毛化处理技术，激光毛化技术则是可定式毛化技术。

激光毛化是近些年来发明出的新技术。与之前的毛化技术相比，激光毛化技术不仅拥有较强的毛化性能，而且毛化的效果十分出色。此外，激光技术也在不断的研发和改善当中，未来的激光毛化技术则会更加出色。

2.2 用激光技术对轧辊表面进行强化

在现阶段的冶金行业中，对轧辊表面进行强化，也是激光技术在冶金行业设施中的重要应用。在近些年来的发展中，市场发展前景最为广阔的还是激光加工技术对轧辊表面进行强化。

这种强化技术就是使用先进的激光快速变相，或者融凝处理，在轧辊表面形成了厚度为1.5mm ～ 2.0mm的超细化、高韧性、高耐磨的合金层，让合金层的马氏体和高度弥散和均匀分布的碳化物强化颗粒，让冶金热轧辊的使用寿命得到很大的提高。

此外，轧辊表面强化的技术除了激光技工技术之外，还有激光淬火、激光熔凝、激光合金化等。在这其中激光淬火强化技术是目前主流轧辊表面强化技术。我国的很多冶金企业都在使用激光淬火技术，如 ：武钢、太钢、重钢等。

激光融凝的强化技术一般是用来获得2mm～3mm的硬化层。这种强化技术一般是用来高碳、高合金材料，目前这种产品已经成功用在了铸铁发动机的凸轮，还有轧钢厂的剪板机剪刃上。

激光轧辊表面技术虽然对材料的表面硬度和耐磨性有很大的提高，但是一般的轧辊表面面积都十分巨大，所需要的工艺流程也更为复杂，不能跟一般的零件表面强化相比。此外，相关的一些技术问题，例如 ：硬化层不均匀、开裂、组织软化等，这些问题都需要对技术进行深入的探索和研究[4]。再加上激光加工设备一般都比较高昂，所以国内这种加工技术还有得到很好的应用。

3 激光加工技术在冶金产品当中的应用

在现阶段的冶金行业当中，激光技术的运用已经十分广泛，其中最具有代表性的就是使用激光拼焊汽车板。在近些年来的激光技术使用当中，激光平汉技术已经成为各国汽车制造中首选的先进制造技术，并且取得了较好的成果。这种技术运用就是将汽车车身分为不同的厚度与材质，然后组合成车身板坯，在激光加工技术的作用下，对整体的汽车板工艺进行冲压。这种制造方式，改变了传统的汽车车身制作模式，优化了汽车车身的整体结构，同时也让冶金行业在发展当中有了更高的经济效益。

4 总结

目前，我国的激光加工技术在冶金行业中的应用还并不广泛，研发的广度与深度都与其他发达国家有一定距离，因此激光加工技术的发展速度也相对缓慢，但这种加工技术已经成为冶金行业当中必不可少的一项重要技术[5]。目前，我国很多高校和专业研究所，包括一些激光设备的生产企业都开始对激光加工技术进行深入研究。尽管有国家的扶持计划助力，取得了不小的成果，但是扔需要开发出我国具有的知识产权的设备和技术，让我国的激光加工技术得到更好的发展。