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摘要：激光加工技术在钣金加工工艺中具有很重要的位置，大大提高了钣金工艺的劳动生产率，推动了钣金工艺的发展。在钣金加工中，使用激光切割机可以大大地缩减加工的周期，提高加工精度，加快产品的开发速度，同时也降低了成本，这些优点被众多制造企业关注，且逐渐在钣金加工中采用激光切割机。本文主要对激光以及激光技术的应用进行详细的探讨，并着重分析激光技术在钣金工艺中的应用情况以及其具备的优势。
关键词：激光加工技术；钣金工艺；应用
中图分类号：K826文献标识码： A
引言
剪板、冲裁、折弯都是传统的钣金工艺方法，使用这些方法加工时都离不开模具，往往在一个产品的生产过程中需要配备的模具有几十套上百套。大量使用模具，不仅增加了产品的时间成本和资金成本，而且模具本身的回弹效应，还会降低产品加工的精确度，影响产品的重复性，还不利于生产工艺的变更，不利于生产效率的提高。随着市场竞争压力的增大，传统钣金工艺已不能够满足市场的需求，急需一种新型的加工方法来改变这种局面。激光加工技术是一种全新的无模具加工技术，将激光加工技术应用到钣金工艺中，能够节省大量模具，缩短生产时间，减少生产成本，增加产品的精确度，是适应市场发展需要的新型工艺技术。
一、激光加工技术的特点
激光是一种相干光源，具有单色性、平行性和相干性的特点，能量密度高，方向性好。激光束聚焦在被加工材料表面的某一点时，激光的光能会瞬间转化为热能，产生上万摄氏度的高温，再坚硬的材料都会在瞬间达到熔点温度迅速熔化，温度再继续升高达到沸点，材料发生汽化，使得被切除的地方形成了一个小孔洞，被切除的余料在汽化过程中被蒸发掉，没有残余。激光加工材料的过程实际上是待加工材料局部因温度急剧迅速升高持续发生液化和汽化现象的过程。激光加工技术可以实现传统的钣金加工方法难以完成的零件加工。当要在一个箱体较大的钢件上钻许多大小不一的孔时，传统钣金工艺方法无法做到，但激光加工技术就能够轻松完成。而且，在连续加工同样的零件时，激光加工技术比传统工艺技术的准确度更高，速度更快，市场竞争力更强。
二、钣金工艺中的激光加工技术
1、激光与激光切割机
激光是相干光其中一种，具有最佳的单色性能、超高的亮度以及巨大的能量密度，同时具备良好的方向性。激光具有独特的特点，因而被广泛地应用于主要有激光打标、激光光谱、激光测距、激光雷达、激光切割、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光快速成型、激光成像等等，同时在这些领域上都有广大的应用空间以及发展潜力。激光加工技术在钣金加工工艺中具有很重要的位置，大大提高了钣金工艺的劳动生产率，推动了钣金工艺的发展。在钣金加工中，使用激光切割机可以大大地缩减加工的周期，提高加工精度，加快产品的开发速度，同时也降低了成本，这些优点被众多制造企业关注，且逐渐在钣金加工中采用激光切割机。在钣金加工中，激光切割机可以缩短加工周期、提高加工精度、省略更换冲压模具这一项环节进而可以对更多高度复杂的零件进行高精度加工，在钣金加工中被广泛的应用。
2、激光打孔技术
激光打孔技术是最早大规模运用到实际生产中的激光加工技术。和电子束打孔、超声波打孔、电化学打孔、射流打孔、电火花打孔、机械打孔等方法相比，激光打孔技术明显表现出了通用性强、效率高、成本低、效果好的优良特性，孔的平均精度为±0.02mm，表面粗糙度Ra约为1.6μm，若是采用数控激光打孔，孔的精度能够达到5μm，精确度极好。
在钣金工艺中，激光打孔所采用的激光是功率密度为104至105KW/cm2的脉冲激光，作用时间只有0.01至1μs，能够加工出直径为1μm的小孔。激光打孔技术不仅能够精准地打出与表面成各种不同角度的孔，而且对薄壁材料、复合材料、脆性材料、粘性材料等各种不同性质材料的工件都能够打深小孔和微小孔。
在用激光技术对钣金工件打孔时，孔直径的大小主要取决于激光聚焦光斑的大小，通常可以通过激光的功率密度和钣金工件的热系数计算得到固体激光打孔的最大孔深。不是所有的工件都适合采用激光打孔。对于那些激光反射能力强、导热性能好、熔点高蒸汽压力低的工件，采用激光打孔效率很低；激光打孔的孔径一般都在1μm至1.524mm之间，当孔径大于1.524mm时，应该采用激光套料法打孔；在加工大孔和台阶孔时，不能采用激光打孔。
3、激光焊接
激光焊接技术具有溶池净化效应，能纯净焊缝金属，适用于相同和不同金属材料间的焊接。激光焊接能量密度高，对高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。激光焊接，用于比切割金属时功率较小的激光束，通过激光与材料的相互作用，使材料局部熔化而粘结在一起。然而波长为10.6μm CO2激光和波长为1.06μm的YAG激光作用于金属表面时大部分被反射，吸收率较低，但当金属达到熔化状态时，吸收率急剧上升，这给激光焊接提供了有利的条件。
目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。当采用以上激光器时，所使用的塑料材料不仅要求数量大，而且使用种类多，科技含量高，是塑料制品加工业中能获得高经济效益的最佳领域。因此，在塑料制品的加工过程中人们渴望一种更加快速、有效、干净的塑料焊接方式。随着材料和设备方面的进步，激光焊接技术作为一种连接塑料制品的专门方法得到了生产厂家的认可，主要用于连接敏感性塑料制品(含有线路板)，具有复杂几何形状的塑料件以及有严格洁净要求的塑料制品(医药设备)等等。绝大多数本色的塑料和许多有色的半透明塑料都能被激光焊接，例如聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚苯烯(PP)等材料。
4、激光成形技术
激光冲击成形技术是指利用激光对钣金工件的覆盖层进行照射，通过覆盖层受热蒸发产生冲击波而达到使工件发生塑性形变目的的技术。在对工件进行激光冲击成形操作之前，需要做以下准备工作：首先，在工件表面涂一层不透明的材料，如黑漆，形成覆盖层；然后，在覆盖层上方覆盖一层透明物质，比如水，形成透明层。然后使用激光照射，激光透过透明层照射在覆盖层上，覆盖层吸收了激光的能量，一部分覆盖层材料受热蒸发后，仍然吸收着激光的能量，激光的能量转化为蒸汽的内能，蒸汽立即变成了高压气体。由于透明层的限制，高压气体形成冲击应力波，一部分作用在工件上，使工件发生形变，另一部分穿透透明层作用在工件表面，使得表层产生残余压应力，使工件表面得到强化。虽然在这个过程中会有大量的热量产生，但是一般工件表面温度只有150摄氏度左右，而且持续的时间也只有零点几秒，材料的微观结构没有改变，激光冲击成形技术是一种冷加工工艺技术，适合用于自动化生产中。
激光弯曲成形技术是指钣金工件的局部表面在激光光束的照射下受热，再使用冷却水等冷却介质将工件迅速冷却，使局部产生温度应力而产生形变的技术。激光弯曲成形所需要的时间长短取决于工件的材料特性和工艺参数，零件的形变方式和形变程度是由计算机程序来控制的，故激光弯曲成形工艺中，要注意及时维护计算机数据库和物理影响因素库，确保信息的准确性和完整性。
结束语
激光加工技术产品具有优质、高效、节能的优点，激光加工技术已逐渐使用到钣金工艺生产中，但激光技术的全面推广仍受技术理论和加工设备等因素的制约，许多方面的应用还有待进一步深入。
参考文献
[1]李钰,马继山.钣金件快速精确加工中的激光切割工艺分析[J].火箭推进,2009:66.
[2]王延,刘红,王东华.激光加工在钣金车间的应用分析[J].科技传播,2012,01:91.
[3]王大力.激光切割机在钣金加工中的应用[J].科技资讯,2012,01:112
[4]郭建,兰天亮,陈康.激光切割钣金件时的工件变形分析方法[J].激光雜志,2011,01:47.
关键词：激光加工技术；钣金工艺；应用
中图分类号：K826文献标识码： A
引言
剪板、冲裁、折弯都是传统的钣金工艺方法，使用这些方法加工时都离不开模具，往往在一个产品的生产过程中需要配备的模具有几十套上百套。大量使用模具，不仅增加了产品的时间成本和资金成本，而且模具本身的回弹效应，还会降低产品加工的精确度，影响产品的重复性，还不利于生产工艺的变更，不利于生产效率的提高。随着市场竞争压力的增大，传统钣金工艺已不能够满足市场的需求，急需一种新型的加工方法来改变这种局面。激光加工技术是一种全新的无模具加工技术，将激光加工技术应用到钣金工艺中，能够节省大量模具，缩短生产时间，减少生产成本，增加产品的精确度，是适应市场发展需要的新型工艺技术。
一、激光加工技术的特点
激光是一种相干光源，具有单色性、平行性和相干性的特点，能量密度高，方向性好。激光束聚焦在被加工材料表面的某一点时，激光的光能会瞬间转化为热能，产生上万摄氏度的高温，再坚硬的材料都会在瞬间达到熔点温度迅速熔化，温度再继续升高达到沸点，材料发生汽化，使得被切除的地方形成了一个小孔洞，被切除的余料在汽化过程中被蒸发掉，没有残余。激光加工材料的过程实际上是待加工材料局部因温度急剧迅速升高持续发生液化和汽化现象的过程。激光加工技术可以实现传统的钣金加工方法难以完成的零件加工。当要在一个箱体较大的钢件上钻许多大小不一的孔时，传统钣金工艺方法无法做到，但激光加工技术就能够轻松完成。而且，在连续加工同样的零件时，激光加工技术比传统工艺技术的准确度更高，速度更快，市场竞争力更强。
二、钣金工艺中的激光加工技术
1、激光与激光切割机
激光是相干光其中一种，具有最佳的单色性能、超高的亮度以及巨大的能量密度，同时具备良好的方向性。激光具有独特的特点，因而被广泛地应用于主要有激光打标、激光光谱、激光测距、激光雷达、激光切割、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光快速成型、激光成像等等，同时在这些领域上都有广大的应用空间以及发展潜力。激光加工技术在钣金加工工艺中具有很重要的位置，大大提高了钣金工艺的劳动生产率，推动了钣金工艺的发展。在钣金加工中，使用激光切割机可以大大地缩减加工的周期，提高加工精度，加快产品的开发速度，同时也降低了成本，这些优点被众多制造企业关注，且逐渐在钣金加工中采用激光切割机。在钣金加工中，激光切割机可以缩短加工周期、提高加工精度、省略更换冲压模具这一项环节进而可以对更多高度复杂的零件进行高精度加工，在钣金加工中被广泛的应用。
2、激光打孔技术
激光打孔技术是最早大规模运用到实际生产中的激光加工技术。和电子束打孔、超声波打孔、电化学打孔、射流打孔、电火花打孔、机械打孔等方法相比，激光打孔技术明显表现出了通用性强、效率高、成本低、效果好的优良特性，孔的平均精度为±0.02mm，表面粗糙度Ra约为1.6μm，若是采用数控激光打孔，孔的精度能够达到5μm，精确度极好。
在钣金工艺中，激光打孔所采用的激光是功率密度为104至105KW/cm2的脉冲激光，作用时间只有0.01至1μs，能够加工出直径为1μm的小孔。激光打孔技术不仅能够精准地打出与表面成各种不同角度的孔，而且对薄壁材料、复合材料、脆性材料、粘性材料等各种不同性质材料的工件都能够打深小孔和微小孔。
在用激光技术对钣金工件打孔时，孔直径的大小主要取决于激光聚焦光斑的大小，通常可以通过激光的功率密度和钣金工件的热系数计算得到固体激光打孔的最大孔深。不是所有的工件都适合采用激光打孔。对于那些激光反射能力强、导热性能好、熔点高蒸汽压力低的工件，采用激光打孔效率很低；激光打孔的孔径一般都在1μm至1.524mm之间，当孔径大于1.524mm时，应该采用激光套料法打孔；在加工大孔和台阶孔时，不能采用激光打孔。
3、激光焊接
激光焊接技术具有溶池净化效应，能纯净焊缝金属，适用于相同和不同金属材料间的焊接。激光焊接能量密度高，对高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。激光焊接，用于比切割金属时功率较小的激光束，通过激光与材料的相互作用，使材料局部熔化而粘结在一起。然而波长为10.6μm CO2激光和波长为1.06μm的YAG激光作用于金属表面时大部分被反射，吸收率较低，但当金属达到熔化状态时，吸收率急剧上升，这给激光焊接提供了有利的条件。
目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。当采用以上激光器时，所使用的塑料材料不仅要求数量大，而且使用种类多，科技含量高，是塑料制品加工业中能获得高经济效益的最佳领域。因此，在塑料制品的加工过程中人们渴望一种更加快速、有效、干净的塑料焊接方式。随着材料和设备方面的进步，激光焊接技术作为一种连接塑料制品的专门方法得到了生产厂家的认可，主要用于连接敏感性塑料制品(含有线路板)，具有复杂几何形状的塑料件以及有严格洁净要求的塑料制品(医药设备)等等。绝大多数本色的塑料和许多有色的半透明塑料都能被激光焊接，例如聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚苯烯(PP)等材料。
4、激光成形技术
激光冲击成形技术是指利用激光对钣金工件的覆盖层进行照射，通过覆盖层受热蒸发产生冲击波而达到使工件发生塑性形变目的的技术。在对工件进行激光冲击成形操作之前，需要做以下准备工作：首先，在工件表面涂一层不透明的材料，如黑漆，形成覆盖层；然后，在覆盖层上方覆盖一层透明物质，比如水，形成透明层。然后使用激光照射，激光透过透明层照射在覆盖层上，覆盖层吸收了激光的能量，一部分覆盖层材料受热蒸发后，仍然吸收着激光的能量，激光的能量转化为蒸汽的内能，蒸汽立即变成了高压气体。由于透明层的限制，高压气体形成冲击应力波，一部分作用在工件上，使工件发生形变，另一部分穿透透明层作用在工件表面，使得表层产生残余压应力，使工件表面得到强化。虽然在这个过程中会有大量的热量产生，但是一般工件表面温度只有150摄氏度左右，而且持续的时间也只有零点几秒，材料的微观结构没有改变，激光冲击成形技术是一种冷加工工艺技术，适合用于自动化生产中。
激光弯曲成形技术是指钣金工件的局部表面在激光光束的照射下受热，再使用冷却水等冷却介质将工件迅速冷却，使局部产生温度应力而产生形变的技术。激光弯曲成形所需要的时间长短取决于工件的材料特性和工艺参数，零件的形变方式和形变程度是由计算机程序来控制的，故激光弯曲成形工艺中，要注意及时维护计算机数据库和物理影响因素库，确保信息的准确性和完整性。
结束语
激光加工技术产品具有优质、高效、节能的优点，激光加工技术已逐渐使用到钣金工艺生产中，但激光技术的全面推广仍受技术理论和加工设备等因素的制约，许多方面的应用还有待进一步深入。
参考文献
[1]李钰,马继山.钣金件快速精确加工中的激光切割工艺分析[J].火箭推进,2009:66.
[2]王延,刘红,王东华.激光加工在钣金车间的应用分析[J].科技传播,2012,01:91.
[3]王大力.激光切割机在钣金加工中的应用[J].科技资讯,2012,01:112
[4]郭建,兰天亮,陈康.激光切割钣金件时的工件变形分析方法[J].激光雜志,2011,01:47.