激光加工技術(shù)在冶金行業(yè)的應(yīng)用

張堪傲，張璐璐，夏斌斌

（華北理工大學(xué) 冶金與能源學(xué)院，河北 唐山 063210）

在隨著經(jīng)濟技術(shù)高速發(fā)展的今天，信息化逐漸滲入人們的日常生活?？茖W(xué)技術(shù)的不斷突飛猛漲，讓激光加工技術(shù)在各行各業(yè)中嶄露頭角，成為很多行業(yè)領(lǐng)域中不可缺少的一部分。尤其在冶金行業(yè)中，激光加工技術(shù)對于切割原材料、焊接、熱處理等很多方面都有巨大的貢獻，為冶金企業(yè)在發(fā)展過程中起到了很大的幫助[1]。因此，激光加工技術(shù)在科學(xué)技術(shù)發(fā)展中也得到了很大的發(fā)展，在冶金行業(yè)當中占據(jù)的地位也逐漸重要。因此，本文從加工技術(shù)在冶金行業(yè)中的應(yīng)用開始研究，希望讓冶金行業(yè)的發(fā)展越來越好。

1 激光加工技術(shù)在冶金行業(yè)中的應(yīng)用

1.1 用激光技術(shù)對硅鋼進行刻痕

在冶金行業(yè)當中，激光加工技術(shù)的主要用途還是用來對硅鋼進行刻痕。在一般情況下，冶金在生產(chǎn)制作過程中，需要把硅鋼降低鐵損和提高磁場感應(yīng)，而最好的方式就在硅鋼當中增加一定的硅含量、將硅鋼當中的磁疇細化或者是把鋼板厚度按照規(guī)定減少等等措施。但當前的硅鋼的鋼板厚度和含硅量已經(jīng)不能隨意改變。而激光加工技術(shù)在整個環(huán)節(jié)當中所要做的，就是要對磁疇細化或者改變磁疇的分布情況，讓冶金生產(chǎn)中能夠降低硅鋼的鐵損，讓生產(chǎn)符合標準。這種技術(shù)使用的原理就是因為硅鋼因為激光技術(shù)的照射，硅鋼內(nèi)部會因為集觀光的照射和沖擊下，在生產(chǎn)力的區(qū)域內(nèi)讓其內(nèi)部密度錯位，從而讓硅鋼細化后的磁場和原本的磁場相互改變，從而讓硅鋼發(fā)生變化，降低硅鋼的鐵損[2]。這種操作技術(shù)的原理就是，硅鋼片因為受到激光束所照射，在作用區(qū)中形成了幾千個標準大氣壓，讓硅鋼片在這種壓力下產(chǎn)生了彈塑性變形和引力，致使硅鋼片的密度錯位，磁疇細化，讓細化了的磁疇發(fā)生位移、翻轉(zhuǎn)等情況，從而讓鐵損得到降低。

1.2 利用激光技術(shù)對帶鋼進行焊接

在冶金行業(yè)中，激光加工技術(shù)的主要用途不僅是用來對硅鋼進行刻痕，還可以用激光加工技術(shù)對帶鋼進行焊接。在冶金生產(chǎn)中，冷軋板材是一項非常重要的生產(chǎn)材料。在以往的生產(chǎn)當中，該材料一般是使用電阻焊和閃光焊來進行生產(chǎn)。在以往，閃光焊主要是對高于1.5mm厚的鋼板進行焊接，而電阻焊主要是對小于1.5mm厚的鋼板進行焊接，但電阻焊和閃光焊在生產(chǎn)過程中逐漸出現(xiàn)問題，所產(chǎn)生的帶鋼斷帶率超過3%，且焊接出來的焊縫不夠平整，致使質(zhì)量不夠達標。因此，企業(yè)逐漸將激光技術(shù)應(yīng)用在冷軋板材的生產(chǎn)方面，用來取代以往的電阻焊和閃光焊，并且具備一定的優(yōu)勢。一方面，激光加工技術(shù)在帶鋼焊接時，不僅比電阻焊和閃光焊更穩(wěn)定、精準度高和重量輕等優(yōu)勢，同時在重復(fù)性和維護量方面也比以往的焊接方法要好。另一方面，由于科技的發(fā)展速度較快，激光加工技術(shù)逐漸成熟。在激光接頭中所使用的材料，與冶金當中的原材料極為相似，所產(chǎn)生的斷帶率是0.5%，遠遠低于電阻焊和閃光焊。此外，激光加工技術(shù)在加工過程中會使焊縫平整，有效的提高冶金的成材率和產(chǎn)量。因此，許多世界鋼業(yè)大企業(yè)都紛紛選擇的激光焊接作為主要的拼焊生產(chǎn)方式。

激光加工技術(shù)的表現(xiàn)十分優(yōu)異，也意味著閃光焊在帶鋼生產(chǎn)方面逐漸“落幕”。雖然閃光焊的焊接技術(shù)在鋼業(yè)行業(yè)中應(yīng)用十分廣闊，處于領(lǐng)導(dǎo)地位。但是由于激光加工技術(shù)的出色表現(xiàn)，也代表著激光技術(shù)遲早會取代閃光焊，成為未來冶金行業(yè)中主要的焊接方式。

2 激光加工技術(shù)在冶金設(shè)施中的應(yīng)用

2.1 利用激光加工技術(shù)對軋輥表面進行毛化

在冶金行業(yè)中，對軋輥毛化是一件非常重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，與以往的噴丸毛化相比，激光毛化的性能則更加出色，這也是激光加工技術(shù)在冶金設(shè)施中的重要應(yīng)用。冷軋薄鋼板是冶金設(shè)施中重要的組成部分[3]。因此，在生產(chǎn)冷軋薄鋼板的時候，對其質(zhì)量和性能都有一定的要求。在現(xiàn)代生產(chǎn)當中，為了提高冷軋薄鋼板的深沖性和形影的涂鍍性能，都需要激光加工技術(shù)對其進行毛化處理。在現(xiàn)階段的毛化處理集中有 ：噴丸毛化、電火花毛化、激光毛化等。這些毛化處理技術(shù)可以分成兩種，一種是毛化不規(guī)則分布，一種是可定式毛化。噴丸毛化和電火花毛化都是屬于不規(guī)則毛化處理技術(shù)，激光毛化技術(shù)則是可定式毛化技術(shù)。

激光毛化是近些年來發(fā)明出的新技術(shù)。與之前的毛化技術(shù)相比，激光毛化技術(shù)不僅擁有較強的毛化性能，而且毛化的效果十分出色。此外，激光技術(shù)也在不斷的研發(fā)和改善當中，未來的激光毛化技術(shù)則會更加出色。

2.2 用激光技術(shù)對軋輥表面進行強化

在現(xiàn)階段的冶金行業(yè)中，對軋輥表面進行強化，也是激光技術(shù)在冶金行業(yè)設(shè)施中的重要應(yīng)用。在近些年來的發(fā)展中，市場發(fā)展前景最為廣闊的還是激光加工技術(shù)對軋輥表面進行強化。

這種強化技術(shù)就是使用先進的激光快速變相，或者融凝處理，在軋輥表面形成了厚度為1.5mm ～ 2.0mm的超細化、高韌性、高耐磨的合金層，讓合金層的馬氏體和高度彌散和均勻分布的碳化物強化顆粒，讓冶金熱軋輥的使用壽命得到很大的提高。

此外，軋輥表面強化的技術(shù)除了激光技工技術(shù)之外，還有激光淬火、激光熔凝、激光合金化等。在這其中激光淬火強化技術(shù)是目前主流軋輥表面強化技術(shù)。我國的很多冶金企業(yè)都在使用激光淬火技術(shù)，如 ：武鋼、太鋼、重鋼等。

激光融凝的強化技術(shù)一般是用來獲得2mm～3mm的硬化層。這種強化技術(shù)一般是用來高碳、高合金材料，目前這種產(chǎn)品已經(jīng)成功用在了鑄鐵發(fā)動機的凸輪，還有軋鋼廠的剪板機剪刃上。

激光軋輥表面技術(shù)雖然對材料的表面硬度和耐磨性有很大的提高，但是一般的軋輥表面面積都十分巨大，所需要的工藝流程也更為復(fù)雜，不能跟一般的零件表面強化相比。此外，相關(guān)的一些技術(shù)問題，例如 ：硬化層不均勻、開裂、組織軟化等，這些問題都需要對技術(shù)進行深入的探索和研究[4]。再加上激光加工設(shè)備一般都比較高昂，所以國內(nèi)這種加工技術(shù)還有得到很好的應(yīng)用。

3 激光加工技術(shù)在冶金產(chǎn)品當中的應(yīng)用

在現(xiàn)階段的冶金行業(yè)當中，激光技術(shù)的運用已經(jīng)十分廣泛，其中最具有代表性的就是使用激光拼焊汽車板。在近些年來的激光技術(shù)使用當中，激光平漢技術(shù)已經(jīng)成為各國汽車制造中首選的先進制造技術(shù)，并且取得了較好的成果。這種技術(shù)運用就是將汽車車身分為不同的厚度與材質(zhì)，然后組合成車身板坯，在激光加工技術(shù)的作用下，對整體的汽車板工藝進行沖壓。這種制造方式，改變了傳統(tǒng)的汽車車身制作模式，優(yōu)化了汽車車身的整體結(jié)構(gòu)，同時也讓冶金行業(yè)在發(fā)展當中有了更高的經(jīng)濟效益。

4 總結(jié)

目前，我國的激光加工技術(shù)在冶金行業(yè)中的應(yīng)用還并不廣泛，研發(fā)的廣度與深度都與其他發(fā)達國家有一定距離，因此激光加工技術(shù)的發(fā)展速度也相對緩慢，但這種加工技術(shù)已經(jīng)成為冶金行業(yè)當中必不可少的一項重要技術(shù)[5]。目前，我國很多高校和專業(yè)研究所，包括一些激光設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)都開始對激光加工技術(shù)進行深入研究。盡管有國家的扶持計劃助力，取得了不小的成果，但是扔需要開發(fā)出我國具有的知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)備和技術(shù)，讓我國的激光加工技術(shù)得到更好的發(fā)展。