金属材料加工工艺中应用激光技术分析

颜芳娟

（郑州商业技师学院，河南 郑州 450000）

从现阶段的发展而言，激光技术已经被运用到各个领域，比如，科研、工业生产、农业生产等等。激光同样被运用在材料加工中。激光凭借其独有的优势，成为金属材料加工中必不可少的因素，并在未来的金属材料加工中拥有更大的远景。

一、激光技术在金属材料中的加工优势

（一）机床综合利用率高

在金属材料加工中，工作人员可以运用激光，在同一台机床上开展多种加工形式，比如，对金属表面进行处理，进行相应的切割等等。这些工艺可以同步进行，也可以结合具体的实际加工工艺要求分步进行。这说明人们在一定程度上已经掌握激光技术的特性，并将之运用在实际生产中，达到提升机床综合利用率上。

（二）降低金属加工时间

工作人员可以运用激光技术进行各种加工工艺，比如，进行打孔，进行切割，进行焊接。此外，激光技术可以大大提升金属材料加工时间。以切割为例，传统切割时间是激光切割时间的15 倍。

（三）保障金属加工质量

非接触式的加工方式是激光加工的主要特点。这种特点具有能量密度高的优势，可以提升切割的效率。与此同时，这种加工方式可以在单位时间内，将能量准确控制在某一位置，也能控制能量的大小，增强零件加工的准确率，可以提升加工的质量，降低加工的成本，提升原料的运用效率。

（四）使用条件多样

本文的激光使用条件多样主要体现在两方面。方面一，材料种类的多样性。人们可以将激光技术，运用在各种材料上，比如，高硬度材料、高强度材料等等。方面二，应用环境的多样性。人们可以将激光技术运用在大气环境中，也可以运用在真空环境中。这种特性为激光技术能够大范围的普及带来了可能。

二、激光技术在金属材料中的运用状况

在现阶段，激光技术主要运用在对金属材料的焊接、打孔、打标、切割和表面热处理。本段对上述四种方式的艺术处理方式，从实际运用的角度，进行简单的介绍，旨在为从业人员提供参考。

（一）焊接

根据焊接对象的不同，将焊接分为两种形式。形式一，传导焊。这种焊接工艺主要运用在电子电气行业；形式二，深溶焊。这种工艺主要运用在机械制造上。激光焊接具有坚固性强的特性。激光焊接可以运用在汽车行业和制造行业，其中的汽车行业应用最为明显。激光焊接可以运用在焊接传动轴上。通过统计我们发现：汽车中将近七成的传动轴为激光焊接件。这种焊接件的使用寿命长，且具有较高的使用价值，生产成本较低。除了激光焊接件外，这种技术还可以运用在激光焊接组合件上。激光焊接组合件是指：将分散的平板工件，进行焊接和冲压，形成相应的产品。这种工艺具有三种特点。特点一，平板工件的使用效率高；特点二，焊接组合件性能高；特点三，焊接组合件的重量轻。此外，我们还发现：激光焊接技术可以运用在制造行业。比如，运用在量具、刀具的制作上。以锯片的制作为例，我国运用激光焊接技术，制作相应的锯片，可以满足我国市场的需求，还实现了对外出口。

（二）切割

木模板、电梯控制板以及仪表板是常见的集中激光切割工艺的产品。这些加工的产品是一些较薄的材料。我国并未掌握运用激光技术，切割厚的材料的工艺。激光切割主要运用在汽车组装生产线上。激光切割的优势在于：它可以进行精密零件的制作；摆脱金属膜的依赖；提升加工的质量和数量。与此同时，激光切割也可以运用在机械制造工业。切割器是最为常见的激光切割运用实例。在生活中，我们常常看到二氧化碳激光器。这种激光器制定切割最大厚度为8 毫米的不锈钢，以及最大厚度为12 毫米的普通钢。

（三）打孔

人们可以运用激光打孔，控制加工工艺的精度，减少不必要的能源消耗，提升加工工艺的效益。激光打孔已经成为现阶段，最为重要的加工工艺。随着时间的发展，激光打孔工艺的技艺不断提升，也不断运用在更多的行业以及不同的加工材料上。激光打孔工艺不断提升的表现在于：孔径越来越小，精度越来越高，性能越来越强。精确的打孔工艺可以运用在各种场景，产生不同的效果，比如，运用在飞机上。经过严格测试发现：假如在机翼上打出5 万个半径为0.032 纳米的小孔，则飞机在飞行的过程中可以减少相应的阻力，降低将近百分之四十的油耗。此外，这种高精度的加工工艺也同样运用在钟表制造行业，获得良好的经济效益。在钟表制造行业的产值为23 亿。随着时代的发展，这种工艺被运用在更多的行业，比如，食品加工，或是医药制造等等，带来巨大的经济效益和社会效益。

（四）打标

激光打标的原理是：通过使用一系列的化学反应，对激光局部进行照射，并形成永久性的标识。为了达到这种效果，工作人员需要运用高能量的激光。在现阶段的工业生产中，激光打标主要运用在技术制品的标记制作上。常见的运用激光打标的金属制品有轴承、量具以及刀具。值得注意的是，激光打标并未影响物品的使用性能。此外，随着激光打标技术的不断完善，激光打标开始运用在一些非金属物品上，比如，陶瓷、玻璃以及大理石。随着打标工具功率的提升，打标的深度逐渐提升。这也使打标技术也成为最为受欢迎的一种防伪标志。

（五）表面热处理

激光熔覆与合金化和激光表面硬化是两种常见的激光表面处理方式。在激光熔覆与合金化中，工作人员主要将这种工艺运用在提升材料的耐磨性以及抗腐蚀性上。该种工艺的加工的材料具有熔点低的特点。这种低熔点的材料可以在激光溶入与合金化的过程中，更为高效地成为高熔点合金，具有较强的材料性能。值得注意的是，合金化与激光熔覆合金化具有相同的运用目的，比如，两者运用在激光表面化的处理中。就现阶段而言，激光熔覆合金可以提升工件的制作效率，并运用在铸铁模具、气门、阀门以及齿轮表面上。在激光表面硬化这项工艺中，工作人员在运用这项工艺时，可以增强加工工件马氏体的量，提升零件的耐磨性以及抗疲劳强度，比如，同样的一块钢，经过激光表面硬化处理的钢比未经过处理钢的硬度明显增强。此外，工作人员在运用激光表面硬化技术，提升钢的硬度时，还能降低相应的消耗。除此之外，这种工艺可以运用在汽车的相关配件的制作上，比如，缸套、曲轴、凸轮轴等等。这些并激光表面硬化的配件不仅价格便宜，而且使用寿命长。

三、激光技术在金属材料加工中的运用前景

激光技术并未与科学技术进行充分地融合，将激光技术的优势发挥到极致。在此，本文注重以信息技术为载体，对信息技术与激光技术进行融合，并运用在未来的生产中，展开三大联想，旨在可以促进金属材料加工工艺的良性、可持续发展。

联想一，构建完善的激光技术加工数据库

数据库像是激光技术的“眼睛”。激光技术具有较强的可控性。这种可控性指的是：工人可以控制激光的能量、时间和空间，并完成相应的金属加工操作。这也是激光技术的优势之处。但是，在实际运用激光进行金属材料的加工生产中。由于人具有较强的主观因素，他们难免会在数据的输入上存在某种误差，导致加工部件存在返修率高的状况。加工数据库的构建可以很好地解决此项问题。数据库像是激光技术的“地图”。工人在进行金属加工的过程中，只需要对在数据库中选用合适的数据，便可完成相应的金属材料加工，减少不必要的资源浪费。在数据库的建立过程中，专业人员可以依据加工的材料以及对象不同，构建不同的数据库，比如，根据材料不同，可以构建钢材料模块、铜材料模块；根据加工方式的不同，也可以制定相应的模块，提升工人的实际操作的精准度。更为重要的是，工人可以对数据库进行完善，比如，将新的加工金属加工部件，加入到数据库中，或是对原有的数据进行优化，让数据库更好地为生产服务。此外，专业人员需要定期对数据库进行维护，并结合实际的材料加工状况，适时地完成数据控软件的升级工作，提升激光技术的加工效率。

联想二，提升同一机床的综合加工能力

激光技术具有较强的可控性。结合激光的这种特性工人可以在合适的条件下，灵活的控制激光发射出的能量；在某一位置的停留时间；还有激光的具体位置，实现同一机床，进行多种方式的加工能力。但是，在实际的生产过程中发现：由于当前技术的局限，大部分机床存在单一化的生产模式，即同一机床只能进行某一项的材料加工，比如，有些机床只能进行激光打孔。这种状况存在提升效率的可能。为此，专业人员需要研究控制激光技术的设置，真正让每一台机床，可以独立生产各种各样的金属材料，真正实现同一机床可以进行多种加工的目标。此外，专业人员还要研究如何更好地提升单位时间内，提高激光在某一位置的能量密度，也要思考如何在不同形状的金属表面，更为准确地进行相应的金属加工，比如，如何在球面，或是正方体表面进行相应的机床加工。为此，专业人员需要对激光的设置进行深入研究，并将这种研究运用在机床上，提升机床的综合加工能力。

联想三，提升激光技术加工的自动化

激光技术的自动化是未来的发展趋势。这对于科技提出更高的要求。专业人员可以尝试从以下几方面入手，完成此项技术的突破，真正实现激光加工技术的自动化，降低加工技术的故障率。方面一，构建完善的网络控制技术。为了提升激光技术精准度，专业人员可以构建相应的“摄像头”，感应激光的行动轨迹，还有激光的能量分布状况以及激光照射的具体位置。与此同时，专业工作人员可以构建预警机制，即在实际的控制过程中，对一些非人力所能控制的问题时，及时进行预警，减少金属材料的返修率。方面二，构建完善的数控技术。专业人员可以通过编程的方式，构建一整套激光的运行逻辑，并按着这种逻辑进行相应的部件加工，减少人工成本。此外，由于生产部件的复杂化，专业人员需要定期与一线工人沟通，了解程序存在的操作性问题，并从专业的角度进行程序的升级，或是优化，提升部件加工的高效化。方面三，构建完善的辅助技术。专业人员除了需要构建上述两项技术外，还需要构建相应的辅助技术，比如，测量加工场所的温度、湿度以及清洁度，并进行相应信息的反馈。总控制装置可以根据辅助技术提供的信息，进行相应的调整。此外，本文中的辅助技术还包括观察技术，即在实际的生产中，这种辅助技术可以准确判断激光的运动路径，及时预见可能性的错误，并进行针对性调整，提升激光技术加工金属材料的精确度。

总而言之，激光技术在未来金属加工的生产中具有较强的实用性。专业人员需要在掌握激光技术特性的基础上，结合时代发展的需要，结合对各个材料特性的理解，并结合与一些员工的交流，真正构建出高效性的激光运用程序，促进金属材料加工的良性发展。