20世紀(jì)20年代愛因斯坦提出的光受激輻射的觀點(diǎn)預(yù)見了激光的發(fā)生， 40 年后的1960年美國科學(xué)家梅曼領(lǐng)先研制勝利的第一臺(tái)紅寶石激光器標(biāo)志著激光的正式降生， 隨后， 激光技術(shù)迅猛發(fā)展。繼固體激光器后， 氣體通過激光器、化學(xué)研究激光器、染料激光器、原子激光器、離子結(jié)合激光器、半導(dǎo)體激光器、X 射線激光器和光纖激光器發(fā)展相繼開始問世， 應(yīng)用管理領(lǐng)域也擴(kuò)展到其他諸如企業(yè)電子、輕工、包裝、禮品、小五金工業(yè)、醫(yī)療服務(wù)器械、汽車、機(jī)械設(shè)計(jì)制造、鋼鐵、冶金、石油等，為傳統(tǒng)文化工業(yè)的技術(shù)進(jìn)行改造和制造業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)提供一個(gè)先進(jìn)的技術(shù)教育裝備。

與普通光相比，激光具有單色(單波長)、相干性、方向性和高光強(qiáng)四個(gè)特性。激光束易于傳輸， 其時(shí)間不同特性和空間結(jié)構(gòu)特性分析可以同時(shí)分別管理控制， 經(jīng)聚焦后可得到極小的光斑， 具有極高功率密度的激光光束可以熔化、氣化任何其他材料， 也可對材料的局部區(qū)域活動(dòng)進(jìn)行研究精密快速提高加工。在加工中，熱輸入工件小，熱影響區(qū)和熱變形小，加工效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。激光信息技術(shù)是一門具有綜合性發(fā)展高新企業(yè)技術(shù)， 涉及光學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)等學(xué)科。同樣，激光加工設(shè)備也涉及許多學(xué)科，從而決定了它的高科技和高產(chǎn)率?？v觀中國國際和國內(nèi)激光應(yīng)用發(fā)展情況需要經(jīng)過多年的研究設(shè)計(jì)開發(fā)和完善，當(dāng)代的激光器和激光加工企業(yè)技術(shù)與設(shè)備已相當(dāng)成熟， 形成了這一系列激光加工生產(chǎn)工藝。

介紹了激光加工技術(shù)在金屬切割和焊接中的應(yīng)用。

1、激光切割的特點(diǎn)及應(yīng)用

激光切割是當(dāng)前世界各國發(fā)展應(yīng)用研究最多的激光加工企業(yè)技術(shù)， 在國外許多不同領(lǐng)域， 例如， 汽車工業(yè)制造業(yè)和機(jī)床制造業(yè)都采用激光切割方式進(jìn)行鈑金零部件的加工。隨著高功率激光光束質(zhì)量的不斷提高，激光切割的加工對象將越來越廣泛，幾乎包括所有金屬和非金屬材料。例如我們可以通過利用激光對高硬度、高脆性、高熔點(diǎn)的材料方面進(jìn)行不同形狀復(fù)雜的三維立體零件切割， 這也正是由于激光切割的優(yōu)勢企業(yè)所在。

現(xiàn)在，選擇激光切割系統(tǒng)的企業(yè)主要分為兩大類: 一類是大中型制造企業(yè)，這些企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品大量需要切割、切割，并且具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)實(shí)力; 另一類統(tǒng)稱為加工站，專門從事對外激光加工業(yè)務(wù)，自身無主導(dǎo)產(chǎn)品。它的存在問題一方面可滿足學(xué)生一些中小企業(yè)進(jìn)行加工的需要， 另一重要方面在初期對推廣應(yīng)用激光切割技術(shù)可以帶來宣傳教育示范的作用。

激光切割的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是光、機(jī)、電一體化技術(shù)。激光光束的參數(shù)、機(jī)器與數(shù)控技術(shù)系統(tǒng)的性能和精度都直接通過影響研究激光可以切割的效率和品質(zhì)。激光切割的精度、效率和質(zhì)量隨切割功率、速度、頻率、材料厚度和材料質(zhì)量等參數(shù)的變化而變化。

1.1 激光切割的主要優(yōu)點(diǎn)

(1) 切割產(chǎn)品品質(zhì)好: 切口進(jìn)行寬度窄( 一般為0.1-0.5mm) 、精度高( 一般孔中心距誤差0.1- 0.4mm， 輪廓結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算誤差0.1～0.5mm) 、切口以及表面不同粗糙度好( 一般Ra為12.5～25μm) ， 切縫一般可以不需要通過二次生產(chǎn)加工技術(shù)即可完成焊接。

(2)高切削速度，如使用2kW激光功率，8mm碳鋼的切削速度為1.6m/min;2mm不銹鋼的切削速度為3.5m/min，熱影響區(qū)小，變形最小。

(3) 清潔、安全、無污染， 大大提高改善了操作管理人員的工作生活環(huán)境。

激光切割屬于非接觸光學(xué)熱處理，被稱為“無磨損萬能工具”。工件可以通過進(jìn)行分析任意形式的緊密排料或套裁， 使原材料得到學(xué)生充分開發(fā)利用。由于非接觸加工，被加工部件的變形現(xiàn)象被最小化并且磨損量被減少。

其實(shí)就是激光進(jìn)行切割亦有其不足問題之處， 就精度和切口表面粗度而言， 激光切割未能超過電加工， 就切割厚度一般而言企業(yè)難以發(fā)展達(dá)到提高火焰和等離子切割的水準(zhǔn)。另外，它不能與轉(zhuǎn)塔沖頭相同，用于成形、攻絲、折疊等。

1.2 激光切割與沖床的比較

以前， 鈑金加工技術(shù)行業(yè)可以利用中國傳統(tǒng)沖床進(jìn)行沖壓， 以后經(jīng)濟(jì)發(fā)展至數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床及復(fù)合機(jī)床。隨著社會(huì)的進(jìn)步，激光切割技術(shù)也被引入到金屬加工行業(yè)中，成為一種發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛的先進(jìn)加工方法。據(jù)非正式統(tǒng)計(jì)， 我國在工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中使用的激光切割管理系統(tǒng)可以累計(jì)已超過500臺(tái)， 約占全世界正在發(fā)展運(yùn)行控制系統(tǒng)資源總量的2%。

在金屬加工行業(yè)中，激光切割廣泛應(yīng)用于厚度不超過20毫米的低碳鋼和厚度為8毫米的不銹鋼，例如自動(dòng)扶梯、升降機(jī)面板、機(jī)床和食品機(jī)械罩、各種電氣柜、開關(guān)柜、紡織機(jī)械零件、工程機(jī)械零件、大型電工硅鋼片等。另外， 一些建筑裝飾、廣告、服務(wù)管理行業(yè)用的金屬圖案、標(biāo)識(shí)、字體亦可通過利用中國激光切割制造。

數(shù)控磚塔沖床適合進(jìn)行大批量生產(chǎn)結(jié)構(gòu)形狀可以簡單的產(chǎn)品。成品有電氣柜、通訊系統(tǒng)開關(guān)柜、電梯門板、扶手板、鋼制家具等。從相同的切割進(jìn)行加工與沖壓技術(shù)條件相比較， 激光切割機(jī)的價(jià)格水平一般比數(shù)控磚塔沖床高， 但由于其靈活性及其它社會(huì)各方面對面的信息優(yōu)勢(例如中國激光切割只需按照繪圖形狀切割、另外亦不需制造企業(yè)模具， 使生產(chǎn)經(jīng)營周期時(shí)間縮短) 。近年來，一些廠家逐漸認(rèn)識(shí)到激光切割機(jī)帶來的高效益，為了提高市場競爭力，企業(yè)在配備多臺(tái)數(shù)控磚塔沖床的同時(shí)購買了激光切割機(jī)。 適應(yīng)各類產(chǎn)品。所以， 與其說激光切割機(jī)與數(shù)控磚塔沖床存在市場競爭， 到不如說是一個(gè)互相進(jìn)行補(bǔ)充作用更為貼切。

2、激光切割的典型應(yīng)用

2.1 汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

先進(jìn)的三維激光設(shè)備， 不但我們可以通過實(shí)現(xiàn)車體零件的切割， 還可實(shí)現(xiàn)企業(yè)整個(gè)轎車車身整體的切割、焊接、熱處理、熔覆、甚至三維測量， 從而能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)常規(guī)加工過程中無法得到實(shí)現(xiàn)的技術(shù)發(fā)展要求。德國通快公司的三維空間激光技術(shù)設(shè)備在奔馳汽車公司、奧迪公司、寶馬集團(tuán)公司、大眾對于公司、通用航空公司、福特金融公司、雷諾公司、SKODA公司、歐寶公司、SAAB公司、VOLVO公司和戴姆勒一克萊斯勒公司可以成功地進(jìn)行應(yīng)用研究多年。

2.2 航空領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用

國際上眾多的航空公司發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)企業(yè)可以采用一個(gè)三維激光加工設(shè)備信息進(jìn)行燃燒器段的高溫合金材料的切割和打孔任務(wù)， 在軍用和民用航空器的鋁合金材料或特殊教育材料的激光切割都獲得了中國成功。

3、激光焊接的特點(diǎn)及應(yīng)用

激光焊接是一種高速、非接觸、最小變形的焊接方法，非常適合大批量連續(xù)在線加工。隨著中國激光設(shè)備和加工技術(shù)的發(fā)展， 激光焊接工作能力也在不斷提高增強(qiáng)。目前，1mm板材采用4kW CO2激光焊接，焊接速度高達(dá)20m/min，如汽車工業(yè)中汽車箱體底部的大板材拼接焊接。激光進(jìn)行焊接的方式方法主要有信息傳導(dǎo)焊和穿透焊2 種。目前，熔透焊接是世界上主要的激光應(yīng)用方式。近些年來， 高功率萬瓦級(jí)激光器在機(jī)械、汽車、鋼鐵等工業(yè)管理部門工作獲得了發(fā)展日益得到廣泛的應(yīng)用。

與其它焊接技術(shù)相比，激光焊接機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：

(1) 激光進(jìn)行焊接發(fā)展速度快， 焊縫深寬比很大( 可達(dá)5～10) ， 變形小。

(2)適用于加工有密封要求的精密零件、箱體零件和焊接零件。激光束經(jīng)聚集后可獲得很小的光斑， 能精密產(chǎn)品定位， 可應(yīng)用于大批量自動(dòng)化技術(shù)生產(chǎn)， 不僅可以生產(chǎn)管理效率得到大大發(fā)展提高， 且熱影響區(qū)小， 焊點(diǎn)無污染， 大大增加提高了我們焊接的質(zhì)量。

(3)激光焊縫力學(xué)性能良好，一般焊縫的力學(xué)性能優(yōu)于母材。

(4)焊接時(shí)無需屏蔽或真空環(huán)境，對工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)具有重要意義。

(5) 通過激光送絲焊接和激光送粉焊接等新工藝進(jìn)行技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)中國激光產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化發(fā)展應(yīng)用， 開拓了激光可以焊接新的應(yīng)用研究領(lǐng)域。

(6)可以通過焊接難以接近的部分來執(zhí)行非接觸長距離焊接。尤其是近幾年來， 在YAG 激光進(jìn)行加工企業(yè)技術(shù)中采用了光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸信息技術(shù)， 使激光焊接生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展獲得了更廣泛的推廣與應(yīng)用。

總之，激光焊接具有以下優(yōu)點(diǎn): 強(qiáng)度高，超長壽命; 焊接速度快，效率高; 搭接工藝簡單，廢品率低; 定位精度低，適合工業(yè)生產(chǎn)。主要技術(shù)應(yīng)用于軍工生產(chǎn)企業(yè)、食品發(fā)展工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、石化工業(yè)。

4、激光焊接的典型應(yīng)用

4.1 激光焊接汽車用大板拼接的應(yīng)用

為了能夠滿足我國汽車服務(wù)行業(yè)對寬幅鋼板和特殊教育功能鋼板的需求， 通過使用激光焊接方法進(jìn)行大板拼接， 滿足汽車廠大型三維功能沖壓件的要求。激光焊接的應(yīng)用，這類部件已實(shí)施了汽車制造商在世界各地。例如， 奔馳、寶馬中國大眾、通用、豐田、歐寶SAAB、戴姆勒一克萊斯勒等眾多企業(yè)公司都早已發(fā)展應(yīng)用。1m寬的冷軋鋼板可以通過激光焊接組裝成2m寬的鋼板。

4.2 激光焊接在齒輪加工方面的應(yīng)用

激光進(jìn)行焊接一個(gè)齒輪的工藝從根本上改變了中國傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造企業(yè)理念， 為齒輪箱體類部件的加工發(fā)展提供了更好的經(jīng)濟(jì)性和更為簡單緊湊的結(jié)構(gòu)。采用激光焊接齒輪技術(shù)，需要加工整個(gè)環(huán)形長齒環(huán)，然后切割成若干個(gè)齒環(huán)，再根據(jù)齒輪箱對傳動(dòng)軸的要求焊接。

5、結(jié)束語

激光加工企業(yè)技術(shù)已在眾多領(lǐng)域可以得到社會(huì)廣泛應(yīng)用， 隨著激光加工信息技術(shù)、設(shè)備、工藝分析研究的不斷深入， 將具有更廣闊的應(yīng)用市場前景。