激光技术在金属材料加工工艺中的应用和探析

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  【摘 要】随着技术的不断进步,激光技术也逐渐完善,这使得激光技术的优点越来越多,近年来它也应用于越来越多的行业,本文便论述了激光技术在金属材料加工工艺中的应用,首先指明激光技术应用于金属材料加工工艺的原因,然后分析了激光技术目前在金属材料加工工艺中的运用,最后对激光技术在金属材料加工工艺中的应用前景进行了探究,从而发挥出激光技术的最大作用,促进我国金属材料加工工艺的发展。
  【关键词】激光技术;金属材料;加工工艺;应用和探析
  引言
  激光技术是新时代研究出来的一项重要技术,它自身拥有许多优点,能够有效的减少制作成本、缩短生产时间等等,但是大多数金属材料加工的技术人员不能发挥它真正的潜能,不能充分体现它对金属材料加工的应用价值,因此应该对现如今激光技术在金属材料加工工艺的应用进行探析,增加对这项技术和应用现况的了解,在未来呈现出激光技术在金属材料行业应用的最大效果。
  一、激光技术应用于金属材料加工工艺的原因
  (一)传统金属材料加工技术的不足
  在金属材料加工过程中,需要对金属进行焊接形成最终的成品,这对于传统技术是一个重大难题,经常出现焊接处不稳定、焊接过程中影响到其它部分等问题,这显得金属材料加工工艺非常粗糙,制作出的成品质量较低,此外在切割过程中,传统技术加工对象有限,对面积比较小的金属无法进行切割,加工效率比较低下,也出现了切割部位不平整的现象,针对传统金属材料加工技术的不足,技术人员便尝试将激光技术运用到金属材料加工工艺过程中,从而解决这些问题,促进金属材料加工工艺的发展[1]。
  (二)激光技术使得金属材料加工工艺的效率提高
  激光技术的运用可以将金属材料加工中焊接、切割等的速度加快,和传统技术进行对比,节约了许多加工时间,它可以在短时间内适应不同的金属材料,能适应不同的天气情况,对激光器械的设置时间短,免去了许多不必要花费的时间,这种适应能力的强大取决于激光技术可以加工任何金属材料,不论熔点多么高、硬度有多大,其次,激光技术可以把金属材料切割、焊接、打孔、打标等加工工艺集于一个工具里,这样一台工具便可以实现各种加工工艺,减少了工具的数量,降低了工厂空间的利用率,使金属材料加工过程更清晰,提高加工效率,节省了加工时间。
  (三)激光技术的应用可以提高了金属材料加工质量
  激光技术具有非常高的精确性,它可以做出十分微小的加工,在切割过程中,没有传统技术中直接和金属材料接触加工的现象,这就减少了对金属材料的消耗,它释放的能量也非常大,使得切面变得更平整,在焊接中,激光技术也会限制加工范围,不影响金属材料其它的部分,这种加工方式,可以極大地提高产品的质量和精确度[2]。
  (四)激光技术在金属材料加工工艺的应用更环保
  在焊接过程中,需要对金属材料进行加热,传统技术常用煤电发热的方式进行焊接,这种方式会对环境造成严重破坏,但激光技术是将激光聚集在要加工的部位,聚集部位便可以产生高温,这种热量的产生是低能量的转换,不需要消耗大量的能源,也不会产生严重的环境污染,其次,因为激光技术加工出的产品质量更高、精准度更大,在产品使用时消耗的能量也较少,因此,激光技术的使用更环保[3]。
  (五)激光技术在金属材料加工工艺的应用加大了经济效益
  激光技术的运用提高了加工效率,可以将不同加工工艺放在一台机器上,这就减少了对人工的使用,又因为激光技术对金属材料加工更精确,提高了产品的质量,减少了对原料的浪费,也使得产品的制作数量得以降低,这便提高了经济效益,实现了金属材料加工中的低成本、高效益。
  二、目前激光技术在金属材料加工工艺上的应用分析
  (一)激光切割、焊接和打孔
  对于激光技术而言,切割过程中不需要模具,它是在计算机的控制下,对金属材料进行二维空间或三维空间的加工,而且对于各种金属材料都可以进行切割,不论是什么程度的硬度,它都可以确保金属材料在切割中不发生变形。应用激光技术进行焊接,可以使焊接缝隙减小,对非焊接部位的金属材料几乎没有影响,增加了产品的使用年限,除此之外,这种技术焊接的范围也得到扩大,从直线变成了曲线,从以前的金属之间的焊接变成金属与非金属也可以进行焊接。激光打孔最大的优势便是可以有效提高产品的精确度,把孔径的直径变得越来越小,以此来提高产品的性能,如在制作医疗器械里的注射器时,针头的大小会影响治疗结果,太大的针头会让护士不易进行扎针的操作,也不利于药品的注射速度,激光技术在切割、焊接和打孔的运用,提高了产品的质量,缩短了生产加工时间,增加了整体的经济效益。
  (二)激光打标和表面热处理
  金属材料加工工艺最重要的就是将产品的标记留在部件表面,起到防伪的作用,这种技术可以用在刀具等金属制品中,此外激光技术也可以保护一些易被破坏的金属,把标记打在上面的同时,不会对金属造成任何损伤,这可以用于一些晶体上,随着社会的发展,激光打标技术也能应用在非金属物件上,其次,激光打标技术加深了标记的深度,增加了标记存留的时间,而激光表面热处理则可以使表面硬化,提高了产品的耐磨性,减少对产品的消耗,增加了零件的使用年限,减少了零件的制作数量,降低了加工成本,对一些有凸起的物件可以运用这项技术,激光表面热处理也可以增加物件的抗腐蚀能力,提升物件的整体性能,给产品质量提供了保障。
  三、未来激光技术在金属材料加工工艺中的应用探析
  基于现在激光技术没有在金属材料加工工艺中得到最大程度的应用,应该对此进行探析,增加激光技术在金属材料加工工艺的应用范围和强度。
  (一)向自动化方向发展
  激光技术应努力实现金属材料加工的自动化,减少人工的使用,防止造成人力资源的浪费,提高加工的效率,想要实现这种自动化,便要增加网络技术和自动化控制技术,配置健全的自动化设备,培养专业的技术人员,能够对自动化设备进行指导和维修[4]。
  (二)健全激光技术的数据库
  激光技术在进行金属材料加工时,是利用计算机中的指令发射激光,从而进行切割焊接、打孔打标等操作,金属材料的不同、切割形状的不同、焊接线条的不同都需要不同的激光,因此,应该建立激光技术的数据库,根据对象的不同来设置不同参数,提供最标准的工作数据,信息库的建立可以有效提高激光加工金属材料的效率,在进行不同工作时,可以快速改变加工参数,使金属材料加工具有多元性。
  四、结束语
  尽管激光技术在金属材料加工工艺的运用已经逐渐完善,但依然存在许多不足之处,依然需要对这个项目进行创新,建立起激光加工的数据库,不断地将激光技术深入到加工过程中,使激光技术得到广泛的运用,实现激光加工的自动化和无人化,从而促进金属材料加工的发展,使加工时间越来越短,加工出来的产品质量得到提高,最大限度地发挥激光技术的作用。
  参考文献:
  [1]高威昊,吴明清,王晶,etal.金属材料加工中的激光技术应用[J].中国金属通报,2018,995(08):21-22.
  [2]黄江,师文庆,谢玉萍,etal.激光作用于金属材料瞬态温度场的数值模拟[J].强激光与粒子束,2018,v.30;No.248(02):164-168.
  [3]BaiYC,FanFU,XiaoZF,etal.激光选区熔化设备及生物医学金属材料的研究与应用进展(英文)[J].JournalofZhejiangUniversity-ScienceA(AppliedPhysics&Engineering),2018,19(2):122-136.
  [4]谢卫萍,陈希跑,姚懿容,etal.显微分析技术在背光模组表面异物成分分析中的应用[J].浙江化工,2018,v.49(05):49-54.
  作者简介:
  柏越(1981年);性别:女,民族:汉,籍贯:辽宁,职务/职称:助理工程师;学历:大学本科,研究方向:自倍频绿光大功率激光器,单位:青岛镭创光电技术有限公司,单位所在省、市:山东省青岛市;单位邮编:266000。
  (作者单位:青岛镭创光电技术有限公司)
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