試析激光加工技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用思路

潘曉濤

摘要：激光加工技術(shù)在我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)中被廣泛應(yīng)用，提高了制造產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率，并且在生產(chǎn)工作中也有效避免了原料的浪費(fèi)，為機(jī)械制造企業(yè)節(jié)約的制造成本。因此，本文就激光加工技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望可以推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：激光加工;機(jī)械制造;技術(shù)應(yīng)用

引言：作為二十世紀(jì)新誕生的一種光源，激光具有其他光源所沒有的特性，它可以通過充分利用自身的特性，彌補(bǔ)傳統(tǒng)技術(shù)上的不足，為相關(guān)使用行業(yè)注入新的血液，并指明發(fā)展方向。目前，激光技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的各個(gè)領(lǐng)域，在其機(jī)械制造行業(yè)中尤為突出。激光加工技術(shù)目前已經(jīng)成為了機(jī)械制造行業(yè)中最為常用的一項(xiàng)技術(shù)，它快速靈活并且先進(jìn)的特點(diǎn)在此行業(yè)中得到了充分的體現(xiàn)。因此，為了使激光加工技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中能夠被充分得到應(yīng)用，提升機(jī)械制造水平，對(duì)此技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析是非常有必要的。

一、激光加工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及重要性分析

相比傳統(tǒng)技術(shù)來(lái)說(shuō)，激光所具有的特性決定了激光加工技術(shù)與其他技術(shù)相比具有很大的優(yōu)勢(shì)。在利用激光技術(shù)進(jìn)行具體加工時(shí)，激光與材料并不產(chǎn)生任何接觸，因此，對(duì)需要的加工物件就不會(huì)產(chǎn)生直接的沖擊力和作用力，物件在其加工的過程中也不會(huì)產(chǎn)生變形現(xiàn)象。并且此項(xiàng)技術(shù)在進(jìn)行加工時(shí)，其加工程序中不需要任何的刀具或是切削等作用力就可以準(zhǔn)確完成切割任務(wù)。激光束所具有的能量較高，并且密集度強(qiáng)，從而在加工中就會(huì)表現(xiàn)出高效工作率。激光具有極強(qiáng)的導(dǎo)向性，可以很容易的聚焦于一點(diǎn)，在數(shù)字控制系統(tǒng)的命令下，可以自由切換不同方向，降低了對(duì)復(fù)雜性物件加工的難度。由此可以看出，激光加工技術(shù)優(yōu)勢(shì)有多么的明顯，是一種十分靈敏的加工技術(shù)，將它應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)中不僅可以大大提高相關(guān)制造企業(yè)的生產(chǎn)效率，而且還能使生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品更加具有高品質(zhì)性，為相關(guān)制造企業(yè)增加工作效益。

二、激光加工技術(shù)基本原理分析

激光加工利用高功率密度的激光束照射工件，使材料融化從而達(dá)到穿孔、焊接和切割等的加工。對(duì)于激光加工技術(shù)來(lái)說(shuō)，其工作原理是在電流的撞擊下將帶有能量的原子沿著某個(gè)固定方向射出，由此產(chǎn)生具備較高能量的激光束，當(dāng)激光束作用于物件表面就可進(jìn)行穿孔、焊接和切割等作業(yè)。目前隨著科技的不斷進(jìn)步，各種激光加工設(shè)備競(jìng)相而出，并與新進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，這大大提高了激光加工技術(shù)的自動(dòng)化和智能化水平，將人在繁重的工作中解救出來(lái)，并也提高了物件加工質(zhì)量，使制造出的物件精準(zhǔn)度更高。因此，此種技術(shù)也在我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)中被廣泛應(yīng)用，并也因自身獨(dú)特的特性受到了機(jī)械制造行業(yè)的青睞。

三、激光加工技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

（一）激光切割技術(shù)

激光切割技術(shù)是利用聚焦鏡將激光束聚集在材料表面是其融化，同時(shí)用與激光束同軸的保護(hù)氣體吹走被融化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而形成一定的切縫，這種技術(shù)目前被廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料加工中。另外，作為一種無(wú)接觸制造工藝，激光加工技術(shù)在保證其質(zhì)量的前提下使其外觀更加的具有美觀性，同時(shí)它的切割性能與傳統(tǒng)切割技術(shù)相比，更加具有整潔性和高效的精準(zhǔn)性，這在有助于為機(jī)械制造企業(yè)節(jié)約其生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)階段，這種技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用廣泛而熟練，為相關(guān)應(yīng)用行業(yè)提高了工作效率。

（二）激光焊接技術(shù)

激光焊接技術(shù)屬于熔融焊接，以激光束為能源，使其沖擊在焊接接頭上以達(dá)到焊接目的的技術(shù)。同樣激光焊接技術(shù)也是一種非接觸性的焊接方式，在其焊接過程中有時(shí)會(huì)需要添加金屬填料，以來(lái)確保焊接的質(zhì)量。同時(shí)還要根據(jù)焊接材質(zhì)的不同使用合適的保護(hù)氣體防止在焊接過程中導(dǎo)致熔池氧化。作為激光的技術(shù)，必然有激光技術(shù)的特征，即快速性、準(zhǔn)確性、靈活性等，在焊接過程中同樣也不會(huì)使焊接物件發(fā)生變形現(xiàn)象，在經(jīng)過此項(xiàng)技術(shù)焊接后，也無(wú)需其焊后熱處理，使焊接過程變得簡(jiǎn)單而又高效。比如在航空領(lǐng)域，用激光焊接鋁合金取代傳統(tǒng)的鉚接工藝，使飛機(jī)身重比以前約減輕了百分之二十，成本也得到了一定長(zhǎng)度上的節(jié)約。將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于航空領(lǐng)域，在當(dāng)時(shí)也被稱為航空制造行業(yè)中的一大技術(shù)革命。此外，隨著激光焊接技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，也極大提升了機(jī)械制造產(chǎn)品質(zhì)量，使其性能得到了更多的保障，對(duì)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展有著促進(jìn)性的作用。

（三）激光熔覆技術(shù)

激光熔覆技術(shù)是將粉末狀熔覆物置于基體表面，然后通過激光束，使粉末材料與基體表面在極短時(shí)間內(nèi)得到融合，然后在基體外表面形成一層薄膜，這層膜使基體外表耐高溫、耐腐蝕等性能得到了顯著提升，使基體可以使用更長(zhǎng)時(shí)間，不必頻繁更換，節(jié)省更換時(shí)間不說(shuō)，還節(jié)省制造成本。對(duì)激光熔覆技術(shù)來(lái)說(shuō)，它不會(huì)傷及物件本層結(jié)構(gòu)與其本身性能，并在此技術(shù)之下，熔覆層還能夠與基體充分融合，從而有效提高基體外表的綜合性能。目前此種技術(shù)主要被用來(lái)修復(fù)產(chǎn)品表面破損變表面，比如可以提高汽車表面的耐腐蝕性和耐磨損性。另外，此項(xiàng)技術(shù)還可以用于內(nèi)燃機(jī)的閥門和閥座的密封面，水、氣或蒸汽分離器的激光熔覆等領(lǐng)域，同樣可以提高其外表硬度、耐磨性以及耐高溫等性能，有效延長(zhǎng)這些零件或設(shè)備的運(yùn)行壽命，節(jié)約制造能源。

（四）激光增材加工技術(shù)

此項(xiàng)技術(shù)誕生于二十世紀(jì)八十年代后期的美國(guó)，簡(jiǎn)稱AM，是一種與傳統(tǒng)材料“去除型”加工方法，通過增加材料、基于CAD模型數(shù)據(jù)，通常采用逐層制造方式，直接制造與相應(yīng)數(shù)學(xué)模型完全一致的三維物理實(shí)體模型的制造方法。增材制造技術(shù)因其采用的成型方法和使用的成型材料以及依靠的凝結(jié)熱源不同，主要分為分層實(shí)體制造工藝技術(shù)（LOM）、立體光刻工藝技術(shù)（SLA）、選擇性激光燒結(jié)工藝技術(shù)（SLS）、熔融沉積成型工藝技術(shù)（FDM）。在這其中SLS技術(shù)運(yùn)用比較多，但是自身也存在著一定的缺點(diǎn)，比如所用的金屬材料是經(jīng)過處理的與低熔點(diǎn)金屬或者高分子材料的混合粉末，在加工的過程中低熔點(diǎn)的材料熔化但高熔點(diǎn)的金屬粉末是不熔化的。利用被熔化的材料實(shí)現(xiàn)黏結(jié)成型，所以實(shí)體存在孔隙，力學(xué)性能差，要使用時(shí)還要經(jīng)過高溫重熔，其過程比較繁瑣，不易掌控。因此，目前比較偏向于應(yīng)用名稱相仿，其原理也大致相仿的選擇性激光熔化工藝技術(shù)，即SLM，此種技術(shù)是SLS技術(shù)的一種延伸技術(shù)，相比SLS技術(shù)來(lái)說(shuō)也是一種新技術(shù)，這兩種技術(shù)運(yùn)用方法一致，但是其最大的區(qū)別在于，SLM技術(shù)使用金屬粉末代替SLS技術(shù)中的高分子聚合物作為粘結(jié)劑，一步直接形成多孔性低的成品，也不需要像SLS技術(shù)中需要滲透，此種技術(shù)方法運(yùn)用于復(fù)雜工件制造中，可以使其制造過程變得簡(jiǎn)便而又快捷，制造速度也會(huì)比以往更快，質(zhì)量更加有保證。

（五）激光表面熱處理技術(shù)

利用激光束高能量產(chǎn)生的熱效應(yīng)對(duì)金屬材料表面進(jìn)行熱處理的一項(xiàng)新技術(shù)。此技術(shù)是利用激光照射零件表面，可加熱至臨界相變溫度以上，移去激光束后，該表面迅速冷卻自行淬火。這在提高金屬表面的耐磨性、耐腐蝕性、耐疲勞性和沖擊性等方面，都有所成效。這種技術(shù)處理特點(diǎn)是加熱速度快、溫度高、無(wú)氧化、變形小，晶粒超細(xì)化、疲勞強(qiáng)度高，可以實(shí)現(xiàn)自冷淬火，特別適用于局部熱處理，如尺寸很小的工件、不通孔的底部等以及用普通熱處理加熱很難實(shí)現(xiàn)的部位，目前被廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)，特別是汽車上的關(guān)鍵零件，比如缸體、鋁活塞環(huán)槽等。在大型機(jī)車制造業(yè)中，激光熱處理的應(yīng)用，主要用于機(jī)車大型曲軸、機(jī)車柴油機(jī)缸套和機(jī)車主簧片中。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著科技的不斷進(jìn)步，各行各業(yè)為了滿足社會(huì)時(shí)代發(fā)展的需要，都積極引進(jìn)了先進(jìn)技術(shù)，并將其應(yīng)用于實(shí)踐中，促進(jìn)了行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也找到了行業(yè)發(fā)展的方向，機(jī)械制造行業(yè)也是如此，將激光技術(shù)應(yīng)用于制造加工中，提高了機(jī)械制造效率，保證了機(jī)械制造產(chǎn)品質(zhì)量。激光加工技術(shù)有很多種，上述文章中也對(duì)其中的幾種進(jìn)行了一些詳細(xì)分析，闡明了其各自的特點(diǎn)，并且這些技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。這些技術(shù)本身各有特性，要想在實(shí)際機(jī)械制造中得到充分性的利用，還是需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步深入性的研究，挖掘其潛在的性能，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的快速發(fā)展。

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