何宛臻

（沈陽(yáng)市第二十中學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

激光技術(shù)在材料加工領(lǐng)域的應(yīng)用研究

何宛臻

（沈陽(yáng)市第二十中學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

激光是20世紀(jì)最偉大和最實(shí)用的一個(gè)發(fā)明，它是一個(gè)重大的科技成果，可以與半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)相媲美。從激光誕生到現(xiàn)在，經(jīng)歷了幾十年，激光技術(shù)已經(jīng)在科研和生產(chǎn)生活中得到了廣泛應(yīng)用。尤其是在材料加工領(lǐng)域，激光技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。對(duì)激光技術(shù)在材料加工領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

激光技術(shù)；材料加工；高新技術(shù)；機(jī)械制造

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，工業(yè)制造對(duì)高精度金屬材料的要求越來越高，而激光技術(shù)能夠?yàn)楦呔鹊慕饘俨牧霞庸ぬ峁┘夹g(shù)支持。激光加工技術(shù)作為一種材料加工技術(shù)，已經(jīng)逐漸被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域。

1 激光加工技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀

在20世紀(jì)，激光可謂是人類較為先進(jìn)的發(fā)明之一，它是一種高新技術(shù)。激光是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志，激光大大促進(jìn)了光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；在21世紀(jì)，激光技術(shù)進(jìn)一步得到廣泛應(yīng)用，并且對(duì)人們的生活和工作產(chǎn)生了較大的影響。激光技術(shù)從本質(zhì)上來講，是把光、機(jī)、電融合在一起的一種技術(shù)，該技術(shù)屬于先進(jìn)制造技術(shù)，在航空、電子、機(jī)械制造等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。激光技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低材料損害，激光技術(shù)在綠色環(huán)保方面的作用非常明顯。激光在多個(gè)材料加工領(lǐng)域有應(yīng)用，如圖1所示。

與常見的熱加工技術(shù)比較而言，激光加工技術(shù)的主要特征包括以下幾個(gè)方面：①激光加工無需接觸就可以加工。激光的能量大小和移動(dòng)速度可以調(diào)節(jié)，從而進(jìn)行多樣化的加工。②激光的可加工范圍廣泛。無論是對(duì)金屬材料加工，還是對(duì)非金屬材料加工，其優(yōu)勢(shì)都是比較明顯的。激光在高硬度材料和高脆性材料中能夠發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。③在激光加工過程中，不會(huì)出現(xiàn)刀具磨損的現(xiàn)象，這是因?yàn)闆]有切削力作用于工件上。④激光加工過程中的激光能量密度較高，加工效率高。由于激光加工普遍應(yīng)用于局部加工，因而其對(duì)工件非加工表面的影響是極小的，不僅如此，加工過程中的熱影響小、工件不容易發(fā)生熱變形。⑤生產(chǎn)效率高。加工的質(zhì)量比一般的加工技術(shù)的精度和質(zhì)量要高，因此，使用激光技術(shù)應(yīng)用于激光材料加工中，可以達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 在材料加工領(lǐng)域中的主要應(yīng)用

2.1 激光打孔和切割

激光通過聚焦作用，可以增加能量，在短時(shí)間之內(nèi)可使絕大多數(shù)固體材料熔化。事實(shí)上，激光在發(fā)明之后，首先是在寶石加工中使用較多。當(dāng)前，激光已經(jīng)被大量應(yīng)用于材料的孔加工以及材料切割加工過程中。激光技術(shù)在多種材料的孔加工中得到了廣泛應(yīng)用。

2.2 激光焊接

通過激光焊接與常見的焊接方法對(duì)比，可發(fā)現(xiàn)激光焊接具有一系列的優(yōu)勢(shì)。比如，能量具有高密度特質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)熔點(diǎn)很高的金屬焊接。激光焊接不僅加熱速度快，且熱變形極小。激光焊接可與計(jì)算機(jī)終端連接起來，從而實(shí)現(xiàn)智能控制。在工業(yè)生產(chǎn)中，激光焊接的應(yīng)用范圍非常廣泛。

2.3 激光表面改性技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)將激光表面相變硬化、激光沖擊強(qiáng)化等多項(xiàng)技術(shù)融合在一起。通過這些技術(shù)的融合，無論是在機(jī)械性能上，還是物理化學(xué)性能上，可使加工出的零件比采用普通的加工技術(shù)更勝一籌。

2.4 激光刻蝕、銑削與毛化

在微電子行業(yè)，激光刻蝕的應(yīng)用是較為廣泛的。激光刻蝕技術(shù)不僅在半導(dǎo)體器件加工中有應(yīng)用，且在芯片加工中也有涉及。該加工工藝的原理為：通過激光的高密度能量對(duì)硬、脆難加工材料進(jìn)行加工處理，比如銑削加工等。另外，激光脈沖在軋輥軋制中也有一定的應(yīng)用，在汽車薄板中，這種激光加工得到的產(chǎn)品具有油漆牢固的特質(zhì)。

2.5 激光新材料制備技術(shù)

這種技術(shù)用于新材料加工領(lǐng)域中比較多。該技術(shù)主要是把激光物理氣相沉積、激光化學(xué)氣相沉積、激光誘導(dǎo)固相反應(yīng)沉積等方法融合在一起，從而實(shí)現(xiàn)新材料的制備。激光物理氣相沉積簡(jiǎn)稱LPVD，它的主要原理是使用蒸發(fā)機(jī)理制備金屬膜或非金屬膜，其中，制備金屬膜主要應(yīng)用于熔點(diǎn)較高的金屬膜制備。激光化學(xué)氣相沉積是一種沉積成膜的方法，該方法主要是利用激光局部高溫的特點(diǎn)，促進(jìn)高能誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。激光誘導(dǎo)化學(xué)鍍與常見的化學(xué)鍍比較而言，它的主要優(yōu)勢(shì)是化學(xué)鍍沉積速度非?？?，鍍層也非常平整。激光誘導(dǎo)化學(xué)鍍的原理是通過激光在局部獲得高溫，進(jìn)而使激光照射區(qū)溶液溫度迅速升高，將金屬離子分離出去。在后續(xù)流程中，基板表面吸附能力增加，使沉積工作更容易開展。

2.6 激光標(biāo)記

在我們?nèi)粘５纳钣闷飞a(chǎn)中，激光標(biāo)記的應(yīng)用范圍非常廣闊。隨著人們對(duì)產(chǎn)品美觀要求的提高，激光標(biāo)記在日常生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來越廣泛。激光標(biāo)記的主要原理：使用高能量的激光束對(duì)工件表面進(jìn)行掃描處理，從而使加工材料表面發(fā)生一些物理反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)，最終在工件表面獲得圖案。激光標(biāo)記的主要特征為無需跟加工零件有接觸，可使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能控制，加工效率極高。另外，激光標(biāo)記這種加工工藝非常精細(xì)化，得到的產(chǎn)品的使用壽命較長(zhǎng)，防偽效果非常明顯。

3 結(jié)束語

綜上所述，激光加工技術(shù)在先進(jìn)加工技術(shù)中的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)是非常明顯的。然而，無論是何種加工技術(shù)，不僅具有優(yōu)勢(shì)，也是有劣勢(shì)的。在材料加工中，我們需要不斷地利用好激光加工的優(yōu)勢(shì)，不斷地探索與實(shí)踐，這樣才能使激光技術(shù)在材料加工領(lǐng)域充分發(fā)揮作用。

［1］張水忠，趙中華.激光在材料塑性成形工藝中的應(yīng)用［J］.上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（03）.

［2］湯祖堯.先進(jìn)的激光加工技術(shù)［J］.機(jī)械制造，2002（08）.

［3］陳秀深.用不等厚鋼板進(jìn)行車門內(nèi)板的沖壓成形［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2002（04）.

〔編輯：張思楠〕

TN249

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.24.159

2095-6835（2017）24-0159-02