試論金屬材料加工工藝中激光技術(shù)的應(yīng)用

馬紅超

摘 要：激光技術(shù)的研究、應(yīng)用推廣能夠充分體現(xiàn)出一個(gè)國家的現(xiàn)代化程度。該技術(shù)主要是通過高效利用中激光束、物質(zhì)相互作用的特性，來對材料實(shí)行焊接、表面處理以及微加工等工序。就現(xiàn)階段來看，該技術(shù)已經(jīng)在汽車、機(jī)械制造等部門得到了相對普遍的推廣，并在提升產(chǎn)品質(zhì)量、控制材料消耗上發(fā)揮著積極的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：金屬材料 加工工藝 激光技術(shù) 應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TG665 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）09（a）-0054-02

近年來，在社會(huì)快速發(fā)展帶動(dòng)下，激光技術(shù)的應(yīng)用、推廣范圍也在逐步拓展，并逐漸向工業(yè)、科研等諸多領(lǐng)域進(jìn)行滲透，并在很多行業(yè)都擁有著較高的應(yīng)用發(fā)展優(yōu)勢，尤其是金屬材料加工中的應(yīng)用，逐漸成為了該行業(yè)不可或缺的發(fā)展因素。但就目前來看，該技術(shù)雖然在很多領(lǐng)域都得到了廣泛推廣，但由于種種因素的制約，該技術(shù)在材料加工領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值還未得到充分發(fā)揮，還有待進(jìn)一步挖掘。

1 金屬材料加工工藝中激光技術(shù)的應(yīng)用探究

1.1 激光切割

切割不僅是一項(xiàng)十分關(guān)鍵的激光加工工藝，同時(shí)也是材料加工行業(yè)生產(chǎn)、發(fā)展中至關(guān)重要的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)。就目前來看，激光切割通常都應(yīng)用于薄板材料加工，如，電梯控制板、木模板等，但在金屬材料加工方面的應(yīng)用還有待進(jìn)一步優(yōu)化，也是該技術(shù)未來的主要發(fā)展方向[1]。

現(xiàn)階段，豐田、福特等世界知名的汽車公司就將激光切割技術(shù)推廣到了汽車組裝生產(chǎn)線上。相比于其他切割技術(shù)來講，該技術(shù)能夠在最小基本面板內(nèi)，對不同規(guī)格、精度的零件進(jìn)行加工，且不受金屬摸的限制，還能夠獲得理想的加工效果。此外，激光切割技術(shù)在各類不銹鋼工件的切割加工中也得到了廣泛應(yīng)用，而且不論是在加工質(zhì)量，還是數(shù)量上都能夠呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢。

1.2 激光打孔

激光打孔是一項(xiàng)比較傳統(tǒng)，且較為實(shí)用的激光材料加工技術(shù)，相比于其他技術(shù)，這種加工技術(shù)不僅具有較高的精度和效益等特點(diǎn)，也在應(yīng)用發(fā)展中逐漸成為了該行業(yè)的至關(guān)重要的技術(shù)元素。在20世紀(jì)末，激光打孔技術(shù)得到了飛速發(fā)展，并逐漸呈現(xiàn)出了較為顯著的多元化發(fā)展趨勢，而隨著相關(guān)技術(shù)、工藝的不斷更新完善，隨著孔徑的逐漸縮小，性能也隨之不斷提升。在我國，該技術(shù)的發(fā)展歷史也相對較長，最早用于20世紀(jì)60年代的鐘表制造行業(yè)，并取得了一定的應(yīng)用發(fā)展成就，但相比于諸多國外發(fā)達(dá)國家來講，我國對此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用、研發(fā)還存在著較大差距。當(dāng)前，很多發(fā)達(dá)國家將激光打孔技術(shù)科學(xué)、廣泛地應(yīng)用到了醫(yī)藥、飛機(jī)制造以及食品加工等領(lǐng)域，并為其帶來了相對較大的精神、物質(zhì)財(cái)富[2]。

1.3 激光打標(biāo)

激光打標(biāo)技術(shù)作為一項(xiàng)應(yīng)用性較強(qiáng)的相關(guān)材料加工技術(shù)，主要是通過較高的能量與密度的激光，來對局部的工部件進(jìn)行照射，并對汽化、液化等化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行科學(xué)利用，以此來將相關(guān)標(biāo)識(shí)永久性地留在工部件的表面。就目前來看，該技術(shù)在金屬制造行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用最廣泛，如，刃具、軸承等金屬制品的打印標(biāo)記對激光達(dá)標(biāo)技術(shù)的依賴性都很強(qiáng)。同時(shí)，該技術(shù)也能夠在不影響晶體性能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)看似無法完成標(biāo)記打印。另外，在社會(huì)科技快速發(fā)展背景下，一些大理石、陶瓷等非金屬制品的達(dá)標(biāo)也可以采用激光打標(biāo)技術(shù)來進(jìn)行，而隨著近幾年，激光系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，也在某種程度上拓展了標(biāo)記深度，也進(jìn)一步提升了標(biāo)記質(zhì)量。并且，作為一種較為新穎、先進(jìn)的產(chǎn)品防偽手段，激光打標(biāo)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展也得到了社會(huì)各界的廣泛重視。

1.4 激光焊接與表面熱處理

首先，對于激光焊接技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展來講，結(jié)合服務(wù)對象、使用器件的不同，激光焊接主要可分為深熔焊、傳導(dǎo)焊兩種類型機(jī)制，前者主要應(yīng)用于機(jī)械制造領(lǐng)域，而后者則在電子電氣行業(yè)應(yīng)用比較廣泛。

就目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，該技術(shù)已經(jīng)在汽車行業(yè)得到了深層次的滲透，也為行業(yè)發(fā)展提供了重要的技術(shù)支持。具體來講，這種應(yīng)用主要在兩方面有顯著的體現(xiàn)：一方面是在傳動(dòng)焊接上[3]。當(dāng)前，此項(xiàng)技術(shù)能夠適應(yīng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)大部分零件焊接需求，而相比于其他傳統(tǒng)的焊接技術(shù)來講，激光焊接既可以對零件的使用壽命進(jìn)行有效延長，也能夠大幅度降低零件的應(yīng)用成本，進(jìn)而將其獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值充分體現(xiàn)出來。另一方面，是在焊接組合件上。具體來講，主要就是將原本分散的平板工件焊接、沖壓成一個(gè)整體，這樣不僅能夠有效減少工件數(shù)量，也能夠促進(jìn)其部件性能的不斷增強(qiáng)，并在降低車體重量的同時(shí)，使汽車的整體性能得到不斷優(yōu)化。

其次，對激光表面熱處理來講。一方面，受到激光表面硬化影響，馬氏體的量會(huì)隨之不斷增加，而在不斷提升零部件疲勞強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，也能夠進(jìn)一步提升其耐磨性能?，F(xiàn)階段，激光表面硬化已經(jīng)在汽車曲軸、凸輪軸等物件制造中得到了廣泛應(yīng)用，而就實(shí)際應(yīng)用效果來講，其不僅可以有效延長零部件使用壽命，也能夠大幅度降低物件制造成本；另一方面是激光合金化與熔覆，其能夠大幅度提升加工材料的抗腐蝕、耐磨性能。

2 激光技術(shù)在金屬加工工藝中的應(yīng)用前景

針對激光技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，可以從以下幾方面來加強(qiáng)該技術(shù)在金屬材料加工工藝中的應(yīng)用。

首先，應(yīng)對激光工作參數(shù)進(jìn)行不斷完善，優(yōu)化加工作業(yè)數(shù)據(jù)庫。在實(shí)際應(yīng)用中，相關(guān)工作人員都知道，激光照射具有相對較高的可控性，不論是在激光照射時(shí)間，還是范圍、強(qiáng)度方面，都能夠?qū)嵭锌茖W(xué)、高效的人為干預(yù)，也正是由于其具備這種特性，激光加工充分體現(xiàn)出了鮮明的多元化特征。因此，為了將激光加工優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，相關(guān)工作人員可以針對靈活多樣的加工方式、對象，建立一套與之相適應(yīng)的、科學(xué)完善的工作參數(shù)，從而為激光加工提供更可靠的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，還應(yīng)建立完善的加工作業(yè)數(shù)據(jù)庫，并以此來促進(jìn)激光加工質(zhì)量、效率的不斷提升[4]。

其次，積極推廣激光多工位分時(shí)綜合加工。從理論層面來講，即使是同一束光源也能夠進(jìn)行綜合性的加工處理，其主要是因?yàn)樵摷す庠纯梢詫す庹丈鋾r(shí)間、能量密度進(jìn)行自主控制。而在此基礎(chǔ)上，不同工位上分時(shí)可以通過對不同方式進(jìn)行可續(xù)整合來進(jìn)行加工，這樣激光切割、焊接和表面處理等工序便能夠由一臺(tái)設(shè)備來進(jìn)行，從而獲得良好的綜合加工效果。由此可見，其綜合加工模式的大力推廣，已經(jīng)逐漸成為了加工技術(shù)未來發(fā)展的必然趨勢[5]。

再者，積極實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、無人化的激光加工。在實(shí)際應(yīng)用過程中，為了最大限度地節(jié)省人力消耗，促進(jìn)其加工效率的不斷提升，應(yīng)積極推動(dòng)激光加工技術(shù)向自動(dòng)化、無人化方向發(fā)展。而就目前來看，激光技術(shù)要想在此方面獲得突破性發(fā)展，就必須要擁有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制技術(shù)，以及計(jì)算機(jī)生產(chǎn)輔助管理技術(shù)來為其突破性發(fā)展提供有力保障。為此，應(yīng)對相關(guān)技術(shù)配套設(shè)施建設(shè)進(jìn)行不斷完善，從真正實(shí)現(xiàn)激光加工自動(dòng)化、無人化，也進(jìn)一步提升激光技術(shù)在金屬材料加工工藝中的應(yīng)用水平。

3 結(jié)語

總之，在新時(shí)期背景下，激光技術(shù)在金屬材料加工工藝中的科學(xué)運(yùn)用是一項(xiàng)極其系統(tǒng)的工程。為了不斷增強(qiáng)其工程的時(shí)效性，必須要加強(qiáng)該技術(shù)的應(yīng)用研究。不僅要對激光技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行全面分析，還要積極探究該技術(shù)的應(yīng)用路徑，只有這樣才能夠?qū)⒃摷夹g(shù)的功效充分發(fā)揮出來，并進(jìn)一步拓寬其應(yīng)用前景，才有助于推動(dòng)金屬材料加工事業(yè)的快速、健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃翔，徐君，張永良，等.金屬材料加工工藝中激光技術(shù)應(yīng)用分析[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2014（23）：2130-2131.

[2] 樊熊.金屬材料加工工藝中激光技術(shù)應(yīng)用分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)（下半月），2013，32（10）：23-24.

[3] 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）：25.

[4] 馬范軍.“金屬材料成型加工工藝”課程教學(xué)淺析[J].教師，2012（32）：48.

[5] 陳海彬，何偉鋒，孫振忠，等.泡沫金屬材料的特種加工工藝[J].現(xiàn)代制造工程，2011（3）：66-68.