激光加工技術在機械制造中的應用

趙明強

摘要：隨著科學技術的不斷發展，越來越多的新技術被應用在了機械制造中，其中激光加工技術為機械制造行業提供了優秀的技術支持，在機械制造中應用激光加工技術主要是通過使用高功率的激光光束來對機械零部件進行處理，例如切割、焊接以及打孔等操作，本文對激光加工技術在機械制造業中的應用的優勢進行闡述，并對機械制造業中激光加工的應用情況和特點進行分析。

關鍵詞：激光加工技術；機械制造；應用

作為一種新型高科技技術，激光具有亮度高、方向性好、高單色性和高相干性的特點，隨著大功率激光器件的發展，C02激光器的最大功率可達45kW，能量密度達10}8J"cmri z，高功率半導體激光器的效率可達3050%，使用壽命5000-10000h，隨著激光加工技術的不斷發展和完善，為機械制造業帶來了很大的改變，在機械制造業中的很多項目中都發揮著重要的作用，也為提升機械制造業產品質量提供了非常重要的幫助，根據加工要求的不同，可以將激光加工劃分為激光熱加工和光化學反應加工，通過利用激光的熱效應或者光子高能高密度的特性來完成加工，這樣對于提升機械制造業的工作效率、增加機械制造企業經濟效益都有著重要的意義。

一、激光加工技術的優勢

作為一種新型高科技技術，激光加工被廣泛引用在工業加工業中對零部件的切割、焊接、熱處理、打孔等加工過程中，由于激光高熱能、光子密度高、方向性可控等優秀的特性，使得機械制造業中通過應用激光加工技術，可以實現一些傳統加工方法無法實現的加工效果。由于激光光束本身并不具備實體，所以在加工的過程中并不會像傳統加工方法一樣產生磨損，而且由于激光發射器可以直接調節激光光束的能量大小、移動方向以及移動速度，所以整個激光加工的過程可以更好的滿足實際加工要求，有效的降低了磨損方面的成本，同時還可提高工作效率。由于激光光束的能量密度在加工過程中會一直處在一個高度集中的狀態，所以對于零部件的加工速度是非常快的，而且對于需要加工的高硬度或者高脆性等難以加工的材料部位并不會出現破壞材料的情況，同時由于激光光束的能量密度高，光束大小可控，所以在加工過程中并不會出現對材料其他區域產生影響，例如熱變形等，對于材料的損耗減少和加工質量的提升都有非常大的幫助。

二、激光加工技術在機械制造業中的應用

（一）激光切割

激光切割是激光加工技術中應用非常廣泛的一種技術，主要原理在于通過形成高功率高密度的激光光束來照射需要加工的材料或部件，讓材料接受激光光束照射的位置迅速高溫氣化，從而達到切割的目的。這樣可以使得激光切割更好的應用在一些硬度或者脆性非常高的材料商，同時由于激光切割過程通常是在一瞬間完成的，所以對于材料的影響非常小，切割面也非常整潔光華，可以完成一些精細的切割工作。對于機械制造企業來說，應用激光切割不會出現刀具磨損和易于自動化控制的特點也可以更好的提升企業的生產效率和經濟效益，是一種一舉多得的加工技術。

（二）激光焊接

激光焊接的原理是通過激光束聚焦到一個合理的程度后，通過對材料或零部件的照射使其升溫熔化，再冷卻完成焊接過程。通過利用激光光束升溫迅速的特點，可以更好的完成對一些熔點比較高的材料的焊接工作，同時由于激光聚焦后照射面積非常小，所以在焊接的過程中對于非焊接區的熱影響也非常小，不容易引起材料變形，而且可以通過控制激光光束的移動速度來控制焊接過程，方便進行一些精細焊接的工作，使得焊接點的結構更加均勻，焊接效果更加完美。目前有許多粉末冶金企業和汽車加工企業都對激光焊接有著非常廣泛的應用，并且取得了很好的效果。

（三）激光表面熱處理

激光熱處理在很多加工過程中都有著不同程度的應用，例如激光相變硬化技術、激光涂覆技術、激光合金化技術以及激光沖擊強化技術等。進行激光熱處理的原理是通過使用高功率高密度的激光光束對金屬表面進行處理，從而改變金屬材料的機械性能、耐熱性或耐腐蝕性等重要特質，與傳統的熱處理加工技術相比，激光熱處理技術擁有無需外加材料皆可以達到良好的處理效果，處理材料不易變形等優勢，同時由于激光光束的可控性非常強，使得激光熱處理技術的應用范圍非常廣泛，處理方式也更加多樣化。通過這些優勢，激光熱處理技術可以更好的完成一些傳統熱處理技術不易解決的熱處理工作，因而受到了機械制造業的廣泛的認可，在很多領域中都有著廣泛的應用。

（四）激光快速成型

在過去，傳統的成型技術通常會采用去除法或者模具成型法來進行成型工作，而激光快速成型法可以根據計算機中設計好的零部件模型圖直接制造出相應的模型，有效的避免了傳統成型技術中復雜的切削過程，保證模型精度的同時還可以大幅度的縮短模型成型時間，節省模型制造費用。尤其是對于一些精度較高，結構較為復雜的模型，通過激光快速成型技術可以很好的滿足模型需要，也正因如此，激光快速成型技術在航天航空、電子以及汽車制造等行業中應用非常廣泛

三、激光加工技術的發展趨勢

激光加工是一門21世紀發展極快的制造新技術，各國政府和工業部門都非常重視激光器和激光加工技術設備的發展。中國政府一直將激光作為“先進制造技術”列為國家重點發展項目。面對日益增長的巨大激光加工應用市場和國際競爭新格局，中國的激光和激光技術產業必將有一個大的發展，激光加工技術的發展，具有非常遼闊的市場遠景，在國民經濟和工業發展中發揮著日益重要的作用。激光加工有著傳統機械加工不具備的某些優點，它的應用也越來越廣泛。

四、結語

隨著科學的不斷發展和社會的不斷進步，使用單位對于機械制造業的產品有著越來越高的要求，在這樣的情況下，激光切割、激光焊接、激光熔覆、激光增材制造、激光打孔、激光打標、激光表面熱處理等激光加工技術在機械制造中得到了廣泛的應用，單而隨著激光技術的不斷進步，激光器和激光加工技術必然有著更加優秀的前景。

參考文獻：

[1]許春禹.農機制造之激光加工技術的分析與發展[J].農民致富之友，2015（22）：240.

[2]朱萍.激光加工技術發展現狀及展望[J].安徽科技，2013（01）：50-51.

[3]張雷，姚勁松，邢利娜，賈繼強，金光.激光加工技術在空間光機結構制造中的應用[J].光機電信息，2011，28（11）：8-12.