激光加工技術在金屬加工工藝中應用
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摘要:隨著科學技術的飛速發(fā)展,激光技術在工業(yè)中得到了廣泛的應用。通過對我國金屬加工業(yè)的調查,可以發(fā)現(xiàn),激光技術在金屬加工業(yè)中應用廣泛。本文深入分析了激光技術在金屬加工中的應用原理,并在此基礎上更全面地闡述了激光技術在金屬加工中的應用價值。
工業(yè)化生產(chǎn)、生產(chǎn)加工對精度的要求越來越高。在這種情況下，如何生產(chǎn)精密加工的金屬復合材料零件成為金屬復合材料制造企業(yè)必須解決的關鍵問題之一。在眾多金屬復合材料的生產(chǎn)加工中，激光設備因其加工高效率、高精度而被廣泛運用。在使用激光設備加工金屬材料的全過程中，必須科學研究實際的運用方式和加工關鍵技術對策，為激光切割設備的合理應用奠定堅實的基礎。
一、激光技術在金屬加工中的應用原理
激光發(fā)生器在金屬復合材料生產(chǎn)中的關鍵應用的基本要素是利用激光發(fā)生器的單色性、相關領域的特性和垂直平面將激光發(fā)生器的焦點調整到光纖激光切割或電弧焊電焊焊接。在這一點上，基本上，金屬復合材料創(chuàng)造了一種必須加工的原材料。員工可以利用當?shù)禺a(chǎn)業(yè)來精確生產(chǎn)和加工金屬復合材料。此外，激光發(fā)生器的操作可以通過獨特的機械設備進行調整。因此，可以精確控制部分金屬復合材料的熔化。在金屬材料加工中應用激光器的關鍵基本原理是利用激光器的線形散播特點以及產(chǎn)生高溫的工作能力。除此之外，在金屬材料加工全過程中能夠調整激光器輸出功率和抗壓強度，形變的最重要要素是激光器聚焦點的抗壓強度和加工加工工藝。從總體上，在加工全過程中，務必依據(jù)金屬材料產(chǎn)品工件的規(guī)格、溶點和抗壓強度的轉變來調節(jié)激光器對焦抗壓強度。務必高度重視加工中的每個要素，僅有那樣才可以確保金屬材料加工的精密度和品質。
二、激光技術在金屬加工中的應用優(yōu)勢
目前，激光是相干光源，通常具有相干性和單色性等重要特性，如正常定向井、高強度和高功率。另外，當前的激光如果聚焦在表面處理材料之前的某個點上，它具有瞬間逐漸轉化為熱能和光能的作用，反之，則加熱到幾萬攝氏度。此時，即使是最堅固的材料也能承受高溫和熔化。同時，物料中的溫度會升高，蒸發(fā)現(xiàn)象會產(chǎn)生小孔，整個生產(chǎn)過程中去除的部分和剩余的物料會逐漸蒸發(fā)蒸發(fā)，不留任何殘留物。實際上，它是局部激光加工材料在材料加工過程中由于溫度的急劇上升而迅速液化和蒸發(fā)的連續(xù)過程。激光加工技術可以實現(xiàn)傳統(tǒng)鈑金加工方法難以完成零件加工。當箱體內(nèi)鋼材鉆孔尺寸較大時，傳統(tǒng)的鈑金加工方法無法進行，但激光加工技術可以輕松完成連續(xù)加工，在同一領域，激光加工技術比傳統(tǒng)技術更準確、更快速、在市場上更具競爭力。在二維層面上，激光加工更加靈活。例如，在激光切割機的使用中，工件是固定的，而切割機的切割頭是移動的。這樣既可以避免加工中的死角，提高材料利用率，又可以簡化加工設備。激光加工設備的加工不是由控制部分、模具創(chuàng)建或加工路徑改變，而是由計算機控制系統(tǒng)作為一個整體來完成的。因此，激光加工技術不存在儀器磨損、變形等問題。這個過程可以通過CNC來完成。表面處理精度高，質量好。通過研究可以發(fā)現(xiàn)，激光技術廣泛應用于金屬材料加工的主要原因在于其加工速度快、加工精度高、加工質量好。本文將對上述各方面的優(yōu)勢進行綜合分析和詳述。
（一）加工速度快
與傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工專長相比，激光切割設備在金屬復合材料生產(chǎn)加工中最重要的專業(yè)優(yōu)勢就是生產(chǎn)加工速度更快。與光纖激光切割相比，專業(yè)的生產(chǎn)加工速度優(yōu)勢更加明顯。根據(jù)對金屬材料加工中零件加工的科學研究能夠發(fā)覺，在零件加工中，激光發(fā)生器的功率與金屬復合材料的光纖激光切割速度成正比。在整個生產(chǎn)加工過程中，光纖激光切割機械設備的應用可以快速生產(chǎn)多種金屬復合材料和非金屬材料，光纖激光切割機械設備的應用可以快速生產(chǎn)復雜零件，基本保證了生產(chǎn)的精度。
（二）激光技術加工精度高
在應用激光技術加工金屬材料的全過程中，金屬材料零件對激光切割或焊接工藝的加工精密度規(guī)定很高。激光發(fā)生器照射零件表面后，零件表面會部分熔化。能夠根據(jù)精準管理程序調節(jié)抗壓強度和相對密度來較為金屬材料零件表面的部分熔化部位和熔化溫度。與傳統(tǒng)式焊接工藝對比，激光焊具備更強的選擇性。在金屬焊接和金屬材料復合光纖線光纖激光切割的整個過程中，激光發(fā)生器的應用將減少氬弧焊和弧焊整個過程中產(chǎn)生的有害物質。并基本維護了員工的健康和生命安全。此外，由于可以精確控制金屬物質的局部熔化，因此金屬工件其他部分的性能不會因溫度升高而發(fā)生變化。在此基礎上，可以更加穩(wěn)定地保證金屬材料的焊接精度和性能。
（三）加工質量好
激光技術在加工精度高的基礎上，可以提高金屬材料的加工質量，快速準確地切割和焊接高熔點金屬材料。在此基礎上，可以對一些熔點較高的金屬材料進行更高的加工精度和質量。其次，利用激光技術加工金屬材料，能夠較大水平地操縱金屬材料的部分熔化經(jīng)營規(guī)模。因而，在激光切割或電焊焊接后，金屬材料產(chǎn)品工件表面產(chǎn)生的凸凹不平面較少。從這個角度看，激光切割設備不僅可以提高金屬復合材料的生產(chǎn)質量，還可以提高金屬復合材料的生產(chǎn)效率。
三、激光技術在金屬材料加工中的應用
由于其激光方向性好、功率大、單色性好等一系列優(yōu)點，自1960年代初以來，這項任務就已在世界范圍內(nèi)共同完成，并一直高度重視該領域的科學研究。激光技術推動了許多領域的快速發(fā)展，尤其是在任何應用領域的加工成果。激光加工是指激光在表面引起物體形狀或物體性能改變的過程。根據(jù)光與物質相互作用的機理，激光加工大致可分為激光熱處理和光化學反應加工兩大類。激光熱處理是指由于激光對材料的快速加熱作用而對身體進行的各種處理，光化學反應處理是指用高強度、高亮度的激光控制作用于身體并引起光化學反應的過程，也稱為冷加工。對冷熱金屬材料和非金屬材料的切割、鉆孔、鉆孔和掃掠，如熱處理金屬材料的焊接、表面強化、還原非常有利。
（一）激光技術在金屬材料切割中的應用
在金屬復合材料的生產(chǎn)加工中，選用單脈沖納秒光纖激光器，平均功率72w，最大輸出功率13kw。光偏轉和聚焦由3軸激光偏移系統(tǒng)軟件在400x400平方毫米的工作區(qū)域內(nèi)填充。整個遙控過程的前兩級允許特殊幾何形狀的斷開，而第三級則保持工作中場計劃的重點，以確保大約90μm的恒定光斑尺寸。切割步驟在兩種不同的濕度條件下完成，初始露點為-30°C和初始露點為-15°C。由于整個工廠都在干燥的房間里，這樣的露點加工可以順利地進行。為了降低與空氣緩慢發(fā)生化學變化的危害，測試樣品立即進行了泄漏分析解決，在-30℃時仍處于泄漏點。出于安全考慮，金屬復合材料是在平整的噴砂厚鋼板上進行激光切割的，切割區(qū)域有凹槽，避免與鋼板相互作用。將激光聚焦在與鋼板相同的平面上。在尋找金屬激光切割材料的過程中，分析了厚度為50μm的高純金屬復合材料，分析了單脈沖對激光切割刀片質量的影響。考慮了不同的激光切割速率、單脈沖重復頻率和露點。為了確保切削刃的重復性評估，使用光學顯微鏡和激光掃描顯微鏡進行分析。顯示高熔體熔融成形的熔體噴涂是所得切削刃的常見特征。低熔點和較小的熔融預制坯寬度是良好切割邊緣的特征。建立激光切割速度的損傷是激光設備的主要內(nèi)容。因此，為了更好地能夠更好地提高金屬復合材料的激光切割效率。由于光斑尺寸保持不變，高功率射頻和低功率射頻將產(chǎn)生高功率射頻。激光切割可以有效利用編程軟件的優(yōu)勢，大大提高板材的利用率，減少材料的使用和浪費，同時降低勞動強度和勞動力，達到預期效果。改進，另一方面，卸載功能可以省略切割環(huán)節(jié)和板材切割，有效減少夾料，減少額外的加工時間。因此，它促進了切割程序的最合理安排，有效地提高了加工效率，節(jié)省了材料；在不斷增長的市場環(huán)境中，快速的產(chǎn)品開發(fā)意味著市場。激光切割機的應用可有效減少模具使用次數(shù)，節(jié)省新產(chǎn)品開發(fā)周期，提升其開發(fā)速度和步伐。激光切割后的零件質量非常好，明顯提高了生產(chǎn)效率，有利于小批量生產(chǎn)，有效保證了產(chǎn)品開發(fā)周期的縮短、市場氛圍、激光切割的應用、尺寸落料模具定位準確，可廣泛用于未來的大規(guī)模生產(chǎn)。床下地基扎實。鈑金加工工作，幾乎所有類型的痘痘都需要精加工手術，激光切割機和直接焊結組裝，所以激光切割機的應用減少了工序和工期，有效提高了工作效率，可以實現(xiàn)勞動強度和雙倍提高降低加工成本，促進工作環(huán)境的改善，大大加快開發(fā)進步速度，減少模具投資，有效降低成本；激光切割機在鈑金加工和干燥中的廣泛應用，可以大大縮短新產(chǎn)品的加工生產(chǎn)周期，大大減少模具等方面的投資；顯著提高工人的加工速度，節(jié)省不必要的加工工序；同時在工業(yè)加工中應用廣泛，激光切割機可有效加工各種復雜零件，提高精度，有助于縮短加工周期，提高加工精度，直接省去沖壓模具更換工序，提高勞動生產(chǎn)率。
（二）激光技術應用中短路問題的規(guī)避
熔化金屬化學物質的總寬是一個重要的發(fā)展趨勢特點，由于處在熔融狀態(tài)的金屬化學物質早已徹底遷移到成型情況。因為處在熔融狀態(tài)和高溫、礦物與水、氧乃至氮的相互影響提升，而氮是研究過程中空氣的主要成分之一。在傳統(tǒng)式的金屬材料中，十分高的冶煉是一個關鍵要素，由于隔膜滲入會提升短路故障的風險性。針對由金屬材料做成的金屬陽極氧化，風險性非常高的緣故不盡相同，由于金屬化學物質過軟，沒法透過瓷器隔膜。不一樣的高寬比將造成臨界值電流強度最高值，進而推動出現(xiàn)意外的不良反應或孿晶生長發(fā)育。因而，在應用激光技術時，務必融合金屬材料的特性剖析金屬材料的強度和導電率，以合理操縱臨界值最高值。建立激光切割速度的損傷是激光設備的主要內(nèi)容。因此，為了更好地能夠更好地提高金屬復合材料的激光切割效率，應選用恒輸出功率、單脈沖反復頻率、單脈沖延遲時間和漏點，及其可變性切割速率來切割金屬材料。電鏡圖象清晰地說明，切割速率對切割邊沿溶體產(chǎn)生的總寬有非常大危害，由熔體引起的總寬度與激光切割速度成反比。激光切割速度越快，熔體總寬度越小。因此，在應用激光技術時，盡量結合獨特的金屬材料進行獨特的分析，很有可能采用線性計算公式。在490kHz的脈沖頻率下，解決方案的總寬度和光纖激光器的切割速率為-2.75(µm/mm)(Rsquare0.97)。350KHz光纖激光切割速率為-3.06(μmsec)/mm，因此光纖激光切割金屬材料復合材料時，應根據(jù)金屬材料復合材料的熔點選擇合適的激光切割設備。
（三）激光焊接
激光焊接技術在現(xiàn)代非常流行。主要有兩種表現(xiàn)形式，即深熔焊和導電焊，下面將對其進行分析。深溶焊廣泛應用于機械設備制造行業(yè)。在使用中，一般在電焊前必須將激光功率調整到相應的水平。在相應的功率標準下，激光輸出功率輸入遠遠超過熱傳輸率。此時，激光對準金屬材料產(chǎn)品的表面，會使材料表面汽化，產(chǎn)生相應的小孔。此時，激光將繼續(xù)向下移動小孔徑。在這個過程中，金屬工件的金屬部分會不斷熔化，產(chǎn)生相應的熔融金屬。此時，焊接過程完成。傳導焊接又稱熱傳導焊接技術，屬于傳統(tǒng)的激光焊接技術。在應用中，激光直接照射在金屬工件的表面上以提高其溫度。這時，由于導熱的原理，表面溫度會逐漸向內(nèi)部滲透和擴散。當表面和內(nèi)部溫度升高到一定的熔點水平時，會出現(xiàn)熔池，此時焊接完成。導電焊的使用比較普遍，因為它適用于熔深淺、寬度要求小的常規(guī)焊接。此外，與傳統(tǒng)焊接技術相比，激光焊接技術具有人工成本低、焊接質量好等優(yōu)點。因此，在現(xiàn)代金屬加工技術的焊接工作中使用激光焊接技術是有利的，但應根據(jù)實際要求選擇激光焊接技術的類型。從目前的發(fā)展狀況來看，激光焊接技術已經(jīng)不斷滲透到汽車行業(yè)，為行業(yè)發(fā)展提供了必要的技術支持。具體來說，本次應用主要表現(xiàn)在以下兩個方面：一是開焊。目前，激光焊接技術可以滿足汽車傳動系統(tǒng)中70%的零部件的焊接要求。與其他焊接工藝相比，激光焊接不僅可以增加零件的使用壽命，還可以降低使用成本，體現(xiàn)了獨特的應用價值。簡單地說，焊接和沖壓裝配散布用于平面工件。通過焊接和組裝，可以減少工件的數(shù)量，也可以提高零部件的性能，減輕重量，進而提高整車的整體性能。以雅閣為例，門體采用1.4mm鋼板和0.7mm鋼板密封焊接而成，門體重量減輕40%。此外，激光焊接技術具有很強的耐用性，廣泛應用于刀具、制造刀具和量具。例如，我國圓鋸片的生產(chǎn)能力超過1000萬片，既滿足了建筑行業(yè)對高品質鋸片的迫切需求，也保證了鋸片市場的有效節(jié)約。
（四）激光打孔
激光打孔是一種傳統(tǒng)的激光雕刻和材料加工技術。與其他技術相比，激光雕刻具有高精度、高效率、高效率的優(yōu)勢，已成為當前制造技術不可或缺的組成部分。二十世紀末以來，激光雕刻技術的發(fā)展步伐加快，多元化趨勢大大增強。另外，隨著技術的不斷進步，孔徑越來越小，性能越來越高。粗略計算，如果我們在5萬架飛機的機翼上開一個半徑為0.032毫米的孔，由于流動阻力降低，可以節(jié)省40%的油。在我國，激光雕刻技術有著較為悠久的歷史。1960年代初，我國就利用這項技術制造手表，目前累計產(chǎn)量已超過23億元。但是，與發(fā)達國家相比，我國還有一定的差距。目前，發(fā)達國家的激光雕刻技術廣泛應用于醫(yī)藥制造、食品加工、飛機制造等行業(yè)，帶來了巨大的物質財富和精神財富。
（五）激光打標
激光打標技術是一種強大的激光材料加工技術。植物部分由高強度、高功率激光、局部輻射和各種類型的化學反應組成，如蒸發(fā)和液化，這些化學反應將永久保留在MOL表面。目前，金屬制品是應用最廣泛的激光打標技術行業(yè)。近年來，激光系統(tǒng)不斷改進。250yag的平均最大強度大大加深了標簽深度，提高了標簽質量。此外，激光打標技術作為一種新型的防偽手段，越來越受到社會各界的關注?？傊?，隨著工業(yè)界的不斷發(fā)展和激光加工技術的進步，激光加工技術必然成為金屬加工技術應用中的重要加工技術。因此，值得同仁關注和關注，在實際生產(chǎn)中應大力推廣。激光技術在某種程度上可以反映一個國家的現(xiàn)代化程度。激光加工技術基本上是一種利用激光束與材料相互作用的特性來切割、焊接、沖壓和雕刻材料的技術。本文主要介紹激光加工技術的特點及其在金屬材料加工技術中的具體應用。
四、結束語
總體來說，在金屬復合材料的制造技術中，激光切割設備是一種比較優(yōu)秀的制造技術，其應用范圍也比較普遍。激光切割設備已廣泛應用于汽車行業(yè)、光纖激光切割等行業(yè)。與傳統(tǒng)金屬材料復合光纖激光切割氬弧焊方法相比，激光發(fā)生器光纖激光切割氬弧焊方法不僅生產(chǎn)速度更快，而且生產(chǎn)質量和精度更高。因此，在礦物原料生產(chǎn)中具有重要的現(xiàn)實意義。全文詳細論述了上述三類激光發(fā)生器金屬材料復合材料生產(chǎn)制造技術的應用方法和實際意義。此外，還對各種激光切割設備在金屬復合材料生產(chǎn)中的優(yōu)缺點進行了科學研究和論證。根據(jù)這項科學研究，一方面有望推動激光發(fā)生器制造技術的更廣泛應用，另一方面有望進一步提高激光切割設備的應用水平。
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作者:陳楠 趙晶 王蕊 單位:長春電子科技學院
