钣金工艺中激光加工技术的应用

魏丽娜 樊彬彬

沈阳飞机工业 ( 集团 ) 有限公司 辽宁沈阳 110034

摘要：激光加工技术属于钣金加工之中十分关键的技术，其运用显著加快了加工效率以及质量，推动了钣金工艺技术的发展。钣金加工期间，合理运用激光切割设备可以显著减少加工时间，保证加工精确度，加速商品的开发速度，并减少投入的成本，而上述优势得到许多制造业的认可以及关注，使得激光切割设备在钣金加工中的运用更为广泛。对此，本文简要分析了激光加工技术基本原理以及钣金工艺之中激光加工技术特征，同时从切割技术以及成型技术等方面讨论钣金工艺内加工技术的运用方式，以期为钣金工艺内激光加工技术的应用提供参考。

关键词：钣金工艺；激光加工技术；运用方法

引言

随着我国经济水平的不断提高，人们关于钣金工艺的要求也更为苛刻。传统钣金加工工艺技术精确度较低，且大量模具需要投入较高的成本，导致传统钣金工艺已经不能满足市场的实际需求，亟待更为新颖的加工工艺。激光加工技术属于新颖的无模具加工技术，可以将激光加工技术运用在钣金工艺中，以此节省生产所需要投入的成本，提高商品的精确程度，这也是满足城市快速发展的新型技术。

一、激光加工技术工作原理及其特点

（一）激光加工基本原理

激光加工技术是将激光汇集于目标材料表面任意一点，激光可以于这一点转变为热能，短时间内，该位置温度将显著增加，直至目标材料的熔点，直至沸点。此时，材料则相应熔化，最终汽化，然后激光照射点便转变为小孔。此时激光加工设备发射的激光束将依照预设的路径移动，期间，目标材料表面将产生液化、气化现象，激光束经由的路径将会形成宽度值较低的缝隙。

（二）激光加工技术的特征

激光属于一种相干光源，其主要特征为相干性、平行性以及单色性，具有较高的能量密度，且方向性较为理想。激光束汇集在目标材料表面时间，激光束光能可以迅速转变为热能，达到数万摄氏度的热量，无论何种材料均可在瞬间便升高至沸点，引起目标材料的汽化，使得切除位置产生一个小孔，而切除所产生的余料将在汽化期间直接蒸发，不会产生余料。

激光加工技术可以完成对传统钣金加工难度较高的零件加工工作，例如某个箱体较大的钢构件之中，需要钻得直径不相同的小孔时，传统钣金加工工艺便无法实现。而利用激光加工技术便可快速完成。不仅如此，持续加工相同的零件时，激光加工技术相较于传统工艺技术的精确性更高，效率也更为理想，所以具有较强的市场竞争力。

另外，于二维平面加工期间，激光加工的柔性更为理想。以激光切割设备切割期间，工件处于固定的状态，切割设备的割头可以自由移动，如此一来，加工期间可以避免死角的产生，使得加工材料的运用率得到显著提高，同时可以精简加工设备。激光加工设备并非依赖控制零件、设计磨具或是更改加工路线开展加工的，而是经过计算机系统整体管控实现的。故而，激光加工工艺无须考虑刀具的磨损量以及形变问题，期间可以借由数控实现，且精度更高，质量也更为理想。

二、钣金工艺之中激光加工技术的运用

（一）激光切割技术

近些年来，激光切割技术的运用十分频繁，根据有关技术研究显示证明，激光切割技术的应用频率较高，在激光技术之中占比达到70%左右。激光切割设备具体包含如下三个内容：机床主体、激光设备以及控制系统，加工技术之中运用较为频繁的切割设备包括CO₂激光切割设备以及YAG激光切割设备，其特征在于切割的精确度更高。结合切割不同的要求，激光光源的功率范围在5W至90KW之内，而针对钣金工件，设备所使用的激光光源功率则多在100W至1500W之内。如果加工对要求宽度控制在0.15mm至0.2mm之内，则激光光源输出功率不应高于1500W，而激光光源的震荡模式也需更改为单模震荡，如此，所形成的切割面平整度更为理想。如果加工要求切口的宽度在1mm上下，则激光光源输出功率的设定值应高于1500W，则激光光源的震荡模式为多模震荡，切割区域将会产生一定量的余物。加工人员利用激光技术对厚度值较高的板材进行切割时，需要利用空气、氧气以及氮气等多种类型辅助气体配合开展。其中，氮气属于惰性气体，加工人员应用该物品帮助切割，可以最大程度减少切面产生氧化的现象。针对厚度值较高的板材开展切割期间，应用氧气作为辅助气体，可以有效提高切割的效率。

激光切割技术之中可以引入CAD技术联合CAM技术供应加工工件必要的工艺参数以及加工信息数据，保证自动化切割以及生产更为高效且持续进行。激光切割无须大规模更换模具，工艺参数的变更也较为简单，可适用于不同类型高硬度、高熔点以及柔性材料等的切割加工，同时具备了切缝狭窄、切割速度快以及热变形较小等诸多优势。

（二）激光成型技术的运用

激光成型技术是一种在无模具状态下成型的新型技术，近些年来发展速度明显加快。传统钣金加工工艺成型方式主要包括如下几种：弯曲、挤压以及冲裁，然而上述方式都需要模具的支持方能开展，这就需要企业在模具方面投入大量成本。而激光成形技术的运用使得钣金工艺可以在脱离模具生产的情况下生产，如今加工工作中应用较为频繁的技术包括激光冲击成型以及弯曲成型两种方式。

所谓激光冲击成型，代指应用激光针对钣金工件的覆盖区域予以照射，借由覆盖层因热量蒸发所形成的冲击波而使得工件产生塑性形变。针对工件开展激光冲击成型时，加工人员需要完成如下预备工作：第一，工件表面需要附着透明质地的材料，例如黑漆，构成覆盖层。之后在覆盖层上铺设一层透明物质，构成透明层。如此，加工人员利用激光进行照射，使得激光能够经由透明层直接照射在覆盖层之上，覆盖层将激光的能量完全吸收，然后转化为蒸汽内能，此时蒸汽便构成高压气体，因为透明层的存在，高压气体便形成了冲击应力波，部分直接作用于目标工件，使得工件产生形变。而另一部分则经由透明层影响工件表面，使得表层形成残留的预应力，工件表面也随之加强。尽管期间将会产生大规模的热量，但是普通工件表面仅为150℃，且持续的时长不足1秒，材料自身微观结构并没有受到任何影响。

钣金工件部分表面因为激光束照射而产生热量，之后遇到冷却水等介质而快速冷却，使得局部形成温度应力，进而形成形变的一种技术。激光弯曲成型对所必要的时间受到工件材料特点以及工艺参数的影响，零件加工所用的形变方法以及形变程度则经由计算机程序予以管控。因此，针对激光弯曲成形加工，加工人员需要重视保护计算机数据库的完善度，同时减少物理因素对数据库的影响，以保证各项信息数据的精确度与完整度。

结束语

激光加工技术具有质量高、加工效率高、节能等诸多优势，在钣金加工之中的应用愈加频繁。作为加工人员，应熟练掌握钣金激光加工技术，合理应用激光加工技术开展成型以及切割等工作，提高钣金加工的精确度，推动激光加工技术的普及。

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