激光加工技術在機械制造中的應用研究

摘 ?要：隨著我國經濟發展速度的加快，機械制造領域也因此得到了迅猛發展。在機械制造領域中，激光加工技術在其中的應用日益增多，并且在機械制造領域取得了不錯的應用效果。在我國經濟結構中，機械制造產業在其中有著顯著的地位，對于我國經濟發展可起到極為重要的促進作用。因此，為了進一步促進激光加工技術在機械制造中的應用，本文將對機械制造中激光加工技術的應用進行深入闡述，以供參考。

關鍵詞：激光加工技術;機械制造;應用

機械制造業在我國屬于支柱產業，在社會經濟發展中有著不可或缺的重要作用，它的發展潛力非常巨大，前景廣闊。要想實現強國夢想，在世界發展中占有一席之地，相關機械制造企業應該自主創新，確保生產高質量的產品。自主創新的一個重要方面就是進行技術創新，這也包括激光加工技術這一國際公認的先進技術。持續改進與完善激光加工技術，即可有效促進機械制造業的發展。

1激光加工技術的基本原理

激光加工技術是一種先進的綜合性加工技術，它融合了光學、電學、機械學等，在某種程度上可稱之為新時代的萬能加工技術，激光加工技術的出現與更新有力促進了機械制造業的進步。激光的實質是一種光子束，它因原子受到電流等能量的撞擊而發生，集中射向一個方向并且具備一定的能量。光子和原子發生連鎖反應能夠出現非常高的能量，包含有非常高能量的這種激光束朝向工件的表面進行照射，結合計算機數控技術可組合而成加工設備，對機械進行自動化加工，通過高能的激光加工金屬及非金屬材料，對其實現切割、打孔及焊接等。激光加工技術加工制造機械產品的精度非常高，是機械制造行業里非常重要的必備技術。

2激光加工技術在機械制造中的應用

2.1激光切割技術的應用

激光切割技術是通過高能量密度的激光束以強光照射器件，照射溫度極快升高，物料進行氣化后，蒸汽在很短的時間里快速排放或熔化，輔助氣體則幫助順利排出液體，因而則產生相應狹縫。激光切割技術是工業材料主要的切割手段，激光器與數控技術也在持續發展。激光設備在實施切割時，激光束能夠聚焦為非常小的光點，將激光切割機的作用功率達到最大化，切割速度是非常快的，當然精度也相當高，同時，保證了工件不會發生變形情況。激光切割技術運用熱切割實現操作，切割進行之時受到影響的區域非常小，不會波及到較大的范圍，也能夠加工某些非金屬材質。激光切割技術具備的能量很大，并且可以很方便地控制密度，同樣也適用于局部操作。在汽車制造中，生產車身面板時應用激光三維切割更新原用的沖壓和修邊模具，如此一來，新車開發好之后便可以最快速度投入生產，亦能大幅減少汽車的生產時間。在機械制造企業中，日本將激光切割作為標準工藝，由此加快了新產品的開發，亦使產品質量得到提升，企業從而更具競爭力。中國的一些機械制造企業也大力提倡并推廣使用激光切割技術。激光切割技術在航空航天工業中也得到廣泛應用，切割的零件有鈦合金皮、發動機火焰筒、飛機架及鈦合金薄壁機等。綜合來看，大幅面激光切割機已經被全世界很多重工業企業所使用。當前，對工程機械板材進行加工主要使用兩種激光切割機：CO2激光切割機與光纖激光切割機。光纖激光的傳播在光纖中進行，具有更好的通過性，能量束也非常高，而熱影響卻更小，會形成更窄的切割線，這樣下料效率就會更高，也更能有效使用材料，更加降低板材下料時的熱變形。

2.2激光焊接技術的應用

焊接技術是機械制造的關鍵性工藝，對產品的生產成本與周期都有重要影響。電弧焊這一傳統的焊接方法存在使機械產品焊接變形的缺點，需要焊后矯形，耗費工時且質量不好保障。激光焊接具有多種功能，適應性與可靠性都很強，它的功率密度高，熱輸入量不大，熱影響區較窄，速度快而焊接變形小，很好達到自動化，焊接時并不接觸工件。將激光焊接應用于機械制造，可增加焊縫強度，減少焊后矯正工作，外觀結構更完美。激光焊接在工程機械推土機中有著廣泛應用，并且對厚鋼板進行激光焊接的工藝已得到優化。將激光焊接齒輪技術應用于汽車變速器的加工，不但生產效率高且不會浪費原材料。激光焊接齒輪時，具有較窄的焊縫熱影響區，強度大，焊縫有達到12：1的深寬比，焊縫的機械性能相當于甚至高于母材，這樣就對齒輪傳遞較大轉矩提供了保障;加熱與冷卻可以極快實現，焊接齒輪的變形可控制得很小，焊后齒輪不用再進行精加工;加工過程的穩定性與準確性都較高，并且速度也快，異種材料也可進行焊接。激光焊接齒輪技術極大地提高了機械用變速器齒輪的制造水平。激光焊接技術應用于汽車制造中，不但能夠加大車體的強度，而且憑借其優點，使焊縫外形更加美觀流暢，功能和形態達到了完美契合，成為某些汽車構件加工的主要焊接手段。叉車、推土機等一些工程機械的駕駛室在外形上顯得笨重呆板，在其設計制造中引入激光焊接是必然手段，機械外觀會給人以美觀明快的感覺。

2.3激光熔覆技術的應用

機械再制造近年來呈現迅速發展勢頭，一方面國家提倡綠色制造，主張節能降耗;另一方面經過再制造的機械產品有不亞于新品的性能，而價格卻大約只有新品的2/3，能得到用戶的認可，而企業的制造成本僅有50%左右，也愿意從事再制造。零部件的再制造，主要是對某些密封件、易損件進行更換，對機構磨損給予修復，而這其中需用到的最重要技術就是激光熔覆技術，即高效激光堆焊技術。激光熔覆技術的基本原理是使高功率與高密度的激光束作用于基體表面，使之出現一層微熔層，預置直特定成分的熔合金粉，也可同步添加，以此均勻修復受到磨損的零部件，這是一種增材制造技術。激光熔覆技術的靈活性較強，零部件的堆焊區域與材料是可選的，并且性能也具有可選性，為差異化定制產品提供了強有力的技術支撐。例如，大功率推土機底盤用履帶漲緊彈簧筒受到磨損需要修復，即可使用激光熔覆技術對磨損區域實施增材處理，從多個方面檢測耐磨指標，熔覆狀態層硬度梯度較合理，表面硬度達標，金相組織亦很好，有效延長大功率推土機彈簧筒3倍的壽命。不僅限于機械再制造，在新品上應用激光熔覆技術更換原鍍鉻加前期感應熱處理技術，也會極大增強產品的競爭力。

2.4激光打標技術的應用

機械產品的不同部位均須予以標記，如條碼、公司標志、序列號及生產日期等，這有助于企業創建推廣品牌。傳統的氣動打標機速度慢、噪聲大、字跡不清，并且會消耗較多工作備件，滯后于生產的現代化。激光打標技術通過高能量密度的激光在工件局部進行照射，使其表層材料發生氣化或出現顏色變化，利用化學反應而留存永久性標記。激光打標技術對傳統打標方法而言有著明顯優點：（1）與工件間沒有接觸，不發生切削力，熱影響也小，可有效維持工件精度，能應用于多種材料，標記精細且持久。（2）激光在時間與空間上均有良好的控制性，對工件的材質、大小、形狀及加工環境存在較大的自由度，尤其適合進行自動化加工與特殊表面加工。（3）激光有刻劃精細的特點，所制作的標記難以更改與仿造。（4）容易與計算機數控技術配合，制作出多種不同的文字、符號與圖案，可通過軟件對圖樣進行設計標刻或更改，滿足現代化生產要求。（5）清潔無污染，綠色環保。激光打標技術因其優點而在各行業中廣泛應用，為現代化制造企業樹立機械品牌形象發揮著重要作用。

3結語

為了進一步推動我國機械制造行業的發展，則必須要對激光加工技術的創新和研究予以關注，并可以此來進一步提升我國機械產品的生產水平，對推動我國經濟發展有著重要意義。

參考文獻

[1] 傅中明，李德明.激光加工技術在工程機械制造中的應用與發展趨勢[J].金屬加工（熱加工），2020（6）：10-13.

[2] 尹桂敏.激光加工技術在工程機械制造中的應用研究[J].中國設備工程，2019（3）：194-195.

作者簡介

王大闖，男，河南省禹州市人，研究方向：機械制造