激光技术在材料加工领域的应用研究

何宛臻

（沈阳市第二十中学，辽宁 沈阳 110000）

激光技术在材料加工领域的应用研究

何宛臻

（沈阳市第二十中学，辽宁 沈阳 110000）

激光是20世纪最伟大和最实用的一个发明，它是一个重大的科技成果，可以与半导体技术、计算机技术相媲美。从激光诞生到现在，经历了几十年，激光技术已经在科研和生产生活中得到了广泛应用。尤其是在材料加工领域，激光技术具有独特的优势。对激光技术在材料加工领域中的应用进行了研究。

激光技术；材料加工；高新技术；机械制造

在科学技术飞速发展的今天，工业制造对高精度金属材料的要求越来越高，而激光技术能够为高精度的金属材料加工提供技术支持。激光加工技术作为一种材料加工技术，已经逐渐被广泛应用于工业生产制造领域。

1 激光加工技术的特点和应用现状

在20世纪，激光可谓是人类较为先进的发明之一，它是一种高新技术。激光是科学技术发展的重要标志，激光大大促进了光电子产业的发展；在21世纪，激光技术进一步得到广泛应用，并且对人们的生活和工作产生了较大的影响。激光技术从本质上来讲，是把光、机、电融合在一起的一种技术，该技术属于先进制造技术，在航空、电子、机械制造等领域的应用非常广泛。激光技术在生产实践中能够提高产品质量、降低材料损害，激光技术在绿色环保方面的作用非常明显。激光在多个材料加工领域有应用，如图1所示。

与常见的热加工技术比较而言，激光加工技术的主要特征包括以下几个方面：①激光加工无需接触就可以加工。激光的能量大小和移动速度可以调节，从而进行多样化的加工。②激光的可加工范围广泛。无论是对金属材料加工，还是对非金属材料加工，其优势都是比较明显的。激光在高硬度材料和高脆性材料中能够发挥其优势。③在激光加工过程中，不会出现刀具磨损的现象，这是因为没有切削力作用于工件上。④激光加工过程中的激光能量密度较高，加工效率高。由于激光加工普遍应用于局部加工，因而其对工件非加工表面的影响是极小的，不仅如此，加工过程中的热影响小、工件不容易发生热变形。⑤生产效率高。加工的质量比一般的加工技术的精度和质量要高，因此，使用激光技术应用于激光材料加工中，可以达到较好的经济效益。

2 在材料加工领域中的主要应用

2.1 激光打孔和切割

激光通过聚焦作用，可以增加能量，在短时间之内可使绝大多数固体材料熔化。事实上，激光在发明之后，首先是在宝石加工中使用较多。当前，激光已经被大量应用于材料的孔加工以及材料切割加工过程中。激光技术在多种材料的孔加工中得到了广泛应用。

2.2 激光焊接

通过激光焊接与常见的焊接方法对比，可发现激光焊接具有一系列的优势。比如，能量具有高密度特质，能够实现熔点很高的金属焊接。激光焊接不仅加热速度快，且热变形极小。激光焊接可与计算机终端连接起来，从而实现智能控制。在工业生产中，激光焊接的应用范围非常广泛。

2.3 激光表面改性技术

该项技术将激光表面相变硬化、激光冲击强化等多项技术融合在一起。通过这些技术的融合，无论是在机械性能上，还是物理化学性能上，可使加工出的零件比采用普通的加工技术更胜一筹。

2.4 激光刻蚀、铣削与毛化

在微电子行业，激光刻蚀的应用是较为广泛的。激光刻蚀技术不仅在半导体器件加工中有应用，且在芯片加工中也有涉及。该加工工艺的原理为：通过激光的高密度能量对硬、脆难加工材料进行加工处理，比如铣削加工等。另外，激光脉冲在轧辊轧制中也有一定的应用，在汽车薄板中，这种激光加工得到的产品具有油漆牢固的特质。

2.5 激光新材料制备技术

这种技术用于新材料加工领域中比较多。该技术主要是把激光物理气相沉积、激光化学气相沉积、激光诱导固相反应沉积等方法融合在一起，从而实现新材料的制备。激光物理气相沉积简称LPVD，它的主要原理是使用蒸发机理制备金属膜或非金属膜，其中，制备金属膜主要应用于熔点较高的金属膜制备。激光化学气相沉积是一种沉积成膜的方法，该方法主要是利用激光局部高温的特点，促进高能诱导化学反应的发生。激光诱导化学镀与常见的化学镀比较而言，它的主要优势是化学镀沉积速度非常快，镀层也非常平整。激光诱导化学镀的原理是通过激光在局部获得高温，进而使激光照射区溶液温度迅速升高，将金属离子分离出去。在后续流程中，基板表面吸附能力增加，使沉积工作更容易开展。

2.6 激光标记

在我们日常的生活用品生产中，激光标记的应用范围非常广阔。随着人们对产品美观要求的提高，激光标记在日常生产中的应用也越来越广泛。激光标记的主要原理：使用高能量的激光束对工件表面进行扫描处理，从而使加工材料表面发生一些物理反应或化学反应，最终在工件表面获得图案。激光标记的主要特征为无需跟加工零件有接触，可使用计算机进行智能控制，加工效率极高。另外，激光标记这种加工工艺非常精细化，得到的产品的使用寿命较长，防伪效果非常明显。

3 结束语

综上所述，激光加工技术在先进加工技术中的竞争优势是非常明显的。然而，无论是何种加工技术，不仅具有优势，也是有劣势的。在材料加工中，我们需要不断地利用好激光加工的优势，不断地探索与实践，这样才能使激光技术在材料加工领域充分发挥作用。

［1］张水忠，赵中华.激光在材料塑性成形工艺中的应用［J］.上海工程技术大学学报，2002（03）.

［2］汤祖尧.先进的激光加工技术［J］.机械制造，2002（08）.

［3］陈秀深.用不等厚钢板进行车门内板的冲压成形［J］.机电工程技术，2002（04）.

〔编辑：张思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.24.159

2095-6835（2017）24-0159-02