钣金工艺中的激光加工技术

钣金工艺中的激光加工技术

张岳雷刘庆

陕西德仕汽车部件（集团）有限责任公司陕西西安710000

摘要：随着我国制造业的蓬勃发展，机械设备的外形和构建工艺也有了创新性的突破。钣金工件作为其中质量较好的产品，为各个行业和领域所青睐。钣金加工工艺是生产钣金工件的基础，也是为满足不同场合和工程要求进行优化的关键。激光加工技术的应用缩短了钣金工艺的生产周期，提高了钣金加工质量。本文中对钣金工艺中的激光技术进行介绍。

关键词：钣金工艺；激光；应用

1前言

钣金工件因为具有质量轻、精度高、外观好等特点而广泛应用。随着电子技术设备的普及，钣金加工工艺在更多领域有了质的改变。现代化的机械设备简化加工工艺，效率有了明显提高成为制造行业生产复杂零件的主要工艺。随着市场竞争压力的增大，传统的钣金技术已不能满足市场需求。因此，迫切需要一种新的处理方法来改变这种状况。激光加工技术是一种新的无模具加工技术，激光加工技术在金属板材中的应用，可以节省大量的模具，缩短生产时间，降低生产成本，提高产品的精度，是适应市场需求发展的新技术。

2钣金加工工艺的基本概述

钣金加工工艺是钣金加工过程的管理和执行依据，也是提高制造工件效率和水平的基本法则。钣金的定义来自于英国，指将薄厚均匀的金属板通过冲压或者手工工艺进行形变的过程，同时可以添加一些调整工艺，使其成为比较复杂的制造工件。

我国传统的钣金加工过程通常包括剪、切、卷、焊接以及其他处理等，在设备使用上要具备剪板机、冲床、折弯机和其他表面处理加工设备。日常生活中，汽车外壳、铁皮炉、金属柜都属于钣金件。随着科学技术的发展，钣金加工工艺也发生了一定的技术变革，由原本手工或粗制设备的切割—弯曲—打磨，变成了激光切割、等离子切割、辊轧成型等更有科学技术的加工方式。在现代人追求感官的新形势下，钣金件的表面处理也成为当今加工工艺中非常重要的一环。要做到金属成品不生锈不损耗，就需要在金属板的表面进行去油污、去氧化、烤漆并镀上防腐层。因此，为了保障制造业的产品质量，加强对钣金加工工艺的研究和探索必不可少。

3钣金加工工艺的具体流程

3.1下料过程

机电一体化设备的普及让钣金加工工艺的处理设备也开始数控时代。用数控冲床、激光切割机的应用，让钣金下料过程更加精细和准确。在钣金下料的加工过程中，对金属板材的选择和打孔尺寸的把握是整个加工流程的重点。在使用数控冲床对材料打孔的过程中，严格遵照图制作业和对材质机械性能分析是保障下料步骤的重点。除了钣金冲孔之外，下料的方式还有剪、切、镭射等，也都需要把握好材质的性能和尺寸。

3.2折弯过程

钣金的折弯过程是基于设备加工能力进行的步骤，需要注意其中一部分的加工指标。首先是钣金折弯的最小半径。不同金属型材的机械性能不同，因此进行回弹的曲率也不同。在实际操作中，需要根据其最小弯曲半径，执行对应的加工标准。其次，需要注意直边的高度和孔距。在钣金的折弯过程中，直边的高度直接影响之后的加工工序，而开孔是折弯流程必不可少的步骤，也是奠定钣金件生产效率的决定性步骤。因此，保障开口后的工件不会被材质的机械性影响，是完善整个钣金加工工艺过程的重点。

3.3焊接和表面处理

很多制造工程使用的部件都是由几个零件组合而成，而在钣金加工工艺中，最好的方式则是焊接。焊接是属于分子或原子水平的连接方式，可以满足钣金件对强度和精准的要求。钣金加工中使用的焊接方式很多，有电弧焊、气焊、钎焊等。因此，实际的钣金加工过程中，需要根据材料的特性，选择合理的焊接方式。

在钣金加工步骤的结尾，都需要对部件进行适当的表面处理。最基础的环节是对冷加工板材的电镀。不同的钣金件的材质需要不同的表面处理方式作为辅助，如不锈钢板的表面处理可以在折弯步骤前添加拉丝的环节，而铝材质的板材通常需要进行适当的氧化。

4激光加工技术应用

近几年，激光钣金加工技术开始逐渐兴起，并因为其相干性和方向性良好的特点，使之成为在钣金打孔中应用最广泛的加工技术。激光在聚焦板材上的某一点时，能瞬间产生让金属汽化的热量，因此能解决很多传统钣金加工工艺中的难题。在传统的钣金加工过程中，设备通常是固定的。但是，在激光加工中，切割的一端可以灵活移动，而且整个过程严格受到计算机的控制，能够提高切割精度，同时提高钣金加工工艺的质量和效率。

4.1激光切割技术

近年来，激光切割技术得到了广泛的应用。据相关技术研究，激光切割技术占激光加工技术的近70%。激光切割机主要由激光器、机床主体和控制系统三部分组成。激光切割常用CO2激光器和YAG激光器。它的特点是切割精度高。根据加工要求，激光光源的功率从5W-90kW不等，用于切割金属板工件的激光光源的功率通常为100W-1500w之间。切口宽度要求在0.15-0.2mm时，激光的输出功率应小于1500W，单模振荡激光振荡模式，切割面会比较顺利；当缝宽约1mm，激光光源的输出功率应大于1500KW，此时采用多模激光振荡，切割表面会留下一点污垢。当使用激光切割厚板时，需要由空气，氧气，氮气等气体来协助完成。氮是一种惰性气体，它是用来辅助切割，可以有效避免在部分氧化的发生；对厚钢板切割时，使用氧气作为辅助气体，可以加快切割速度。

4.2激光打孔技术

激光打孔技术是最早应用于实际生产的激光加工技术。与电子束打孔、超声波打孔电化学打孔、电火花打孔、机械打孔等方法相比，激光打孔技术具有效率高，通用性强，成本低、效果好的优良特点，孔的平均精度为±0.02mm，表面粗糙度Ra为1.6μm，数控激光打孔，孔的精度可以达到5μm，精确度极高。激光打孔技术不仅能准确地打出和孔表面各种角度的孔，而且在薄壁材料、复合材料、脆性材料、粘性材料等不同性质的材料上加工的工件，都能形成深小孔和微小孔。

4.3激光焊接技术

近年来，激光焊接技术发展迅速，广泛应用于航空航天、汽车工业、各种金属、合金、复合材料和陶瓷材料的焊接。与传统的焊接方法相比，激光焊接法在单位长度焊接时瞬时能量密度较大，焊接速度快，焊接热影响较小，变形较小，焊接接头的物理力学性能不受焊接和变形的影响。一般来说，激光束和熔池的表面角在70度左右时，能量密度最大，熔深最高，然后连续激光焊接速度V与焊接深度H成正比例。当激光输出功率为0.1-5kW之间时，焊接速度V与输出功率P呈线性相关关系。

4.4激光成形技术

激光成形技术是近年来发展起来的一种新的无模成形技术。传统的冲压钣金成形工艺方法，弯曲和挤压等，但这些方法依靠模具是非常强的，钣金工艺激光成形技术中不需要使用模具，目前使用的激光成型技术主要为激光冲击成形和激光弯曲成形技术。

4.5激光刻蚀技术

由于激光蚀刻技术，具有效率高，具有节能、环保、无接触、无磨损、高弹性、永久性标记的特点，激光蚀刻技术已广泛应用于材料加工、制造业、测绘、科学研究等多个领域。钣金工艺中，如果使用激光蚀刻的理想标记或符号，只需在控制系统中设置了程序和参数即可，产品完全有设计程序控制，可以实现成本可控、产品可控，经济效益显著，而且整个过程无污染，也符合环境保护的要求。

5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]侯剑波，高永春.激光加工技术的应用与发展[J].科技风.2013（13）

[2]王延昳，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（02）