論激光加工技術在農機制造中的應用及展望

付奇奇+董平

摘 要：伴隨農業現代化和農業機械化的加快，農機制造在我國經濟發展中占有重要地位。在先進的農機科技力量支撐下，利用激光進行農業機械制造，不僅工序少，而且農機工作效率有了大幅度提升，尤其是用于硬質金屬材料的農機加工，更是取得了突出的效果。激光技術用于農機切割、焊接、快速成型等加工領域，對改進農機加工工藝，提高農業生產效率有著建設性的意義。該文將基于激光加工技術原理介紹，就其在農機制造中的具體應用和發展前景進行深入研究。

關鍵詞：激光加工技術 農業機械 應用

中圖分類號：S220.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0040-02

農業機械加工作業是我國戰略安全的重要組成部分，也是關系我國農業未來戰略規劃不可或缺的關鍵環節。激光加工技術作為我國機械安全工業體系中的一大板塊，其不斷立足新技術的開發和新問題的探討，對農業機械加工領域有著深刻的意義[1]。作為一種特殊的光束，激光在金屬加工方面的作用極為明顯，它對時間和空間有著較強的控制性，廣泛適用于各種材質的農機加工，對加工環境也基本無特殊要求，筆者將以此為重點研究問題作一思考，為激光加工技術在農機生產、加工領域的應用提供參考。

1 激光加工技術的基本原理

激光加工技術興起于20世紀60年代初，是一種智能化和高度柔性的加工技術，它集數控技術、材料技術、CAD技術及激光技術為一體，涉及范圍極為廣泛[2]。激光加工技術，是以高能密度激光束為手段，通過材料與激光束之間的化學及物理作用，達到改變材料形態和性能目的的一種新興加工技術。激光加工技術的原理涉及電子、物理、材料、機械及工程等多門學科，結合計算機應用、激光、控制及制造多種技術，當今，已成為一種多學科交叉和多技術綜合的一種先進的制造技術。激光加工技術擁有其他加工技術無法比擬的優點，諸如：熱影響范圍小、無污染、區域加工可選擇性、非接觸、加工精度高等，在諸多行業的機械制造領域都有著廣泛應用，因為其技術上的優越性，在農機加工領域更是發揮著越來越重要的作用。通過應用激光加工技術，農機在實際的種子活力提高、誘變育種、促進農作物生長發育、平整農田土地、提高灌溉能力及病蟲害防治等方面都實現了量到質的蛻變。

2 激光加工技術在農機制造中的應用

2.1 激光切割技術的應用

激光切割技術是金屬加工領域應用最為廣泛的激光加工技術，其工作原理是通過高密度的激光光束掃描，提升被掃描部位的溫度，讓加工材料在超過千攝氏度的高溫下融化變形，高壓氣體將吹走被融化部分，最終完成整個農機切割的動作。激光切割技術采用了激光聚集能的特點，這是其他農機切割技術不可替代的優勢。激光切割技術因其既能保持金屬材料的外形，又能大大縮短加工時間，節約物力財力，在農業機械生產上極大地降低了成本，因此，在農機金屬材料加工方面得到廣泛應用。激光切割技術在農機制造中的應用，常常涉及到厚大件的農機部件設計與制造，相比其他農機制造技術，有著很高的精度保障。同時，激光切割技術能有效解決農機部件切割加工中遇到的技術難題，擁有較強的金屬穿透力，在不更改部件精度和形狀的前提下，在農機制造行業中發揮著獨有的效用。

2.2 激光焊接技術的應用

激光焊接作為農機加工制造中一項關鍵的組成部分，相比普通的焊接技術，其擁有眾多較強的優勢。激光焊接技術采用的激光光速是高聚能的，對加工的農機材料表面，能實現集中度較高的光束照射，讓焊接的農機材料充分溶解，完成焊接工作。在激光焊接中，農機的焊接部分不采用焊接材料，因此，部件的焊接部分是相當純凈的，極大減少因蜂窩、焊孔及焊渣而導致的材料斷裂和腐蝕等現象產生，明顯提高了焊接的效率與質量[3]。同時，激光焊接中，焊接表面不被直接接觸，可完成許多一般焊接技術無法接觸的焊接部位，能夠實現遠距離、偏僻的焊接任務。在激光焊接的集中光束照射下，農機部件的焊接部位被精準定位，有效解決了焊接空間技術難題。相比傳統的焊接技術來說，無論是機械性能還是電磁學性，或是抗腐蝕性等方面，激光焊接技術都有著得天獨厚的優勢，其較強的穿透性使得激光焊接較少造成金屬材料的腐蝕和變形，能保證較高的焊接質量。例如在收割機和播種機等有著較高承受負荷的農業機械的使用中，它們通常因需要承受巨大的力量而產生一定幅度的磨損，將激光焊接技術應用于這些磨損部位的焊接，不但可以提高農機焊接面的質量，還能提高農機的整體性能，延長其使用壽命。

2.3 激光快速成型技術的應用

激光快速成型技術是與計算機技術高度結合的一種新型制造技術，其技術原理是通過將三維數據轉化為實體模型，采用液態光敏數值材料，在激光紫外光波能量的凝固作用下，最終形成固體工材料的過程。激光快速成型技術，首先需要將制造的模型數據編入計算機程序，并由計算機控制光路系統控制激光器輸出的光束，同時經過掃描與刻畫，將模型數據反映在模型材料上。在激光成型過程中，激光的光速所到之處，模型由液體逐漸變為固體，計算機輔助完成模型的掃描與刻畫，逐層固化光敏聚合材料，堆積為樣件后成為工件的具體模型。激光快速成型技術綜合運用了激光、激光、CAM、CNC、CAD、新材料和精密伺服驅動等技術，與傳統的農機制造技術相比，擁有及愛好的互換性和復制性，成本較低，制造周期較短。與激光切割技術一樣，激光快速成型技術也是非接觸加工制作，不留傳統模型制作的殘余力難題，采用無噪聲和切割的工具，有利于環境保護。激光快速成型可完成快速的模具鑄造，尤其適用于新產品的零件制作生產。根據有關研究顯示，將激光快速成型技術應用于農機模具制造中，可使制造費用降低1/2以上，縮短生產周期的80%，對提高農機制造企業的核心競爭力大有裨益。

3 展望

在我國農機制造業中，激光加工技術的使用尚不普遍，這歸因于農機行業對激光加工技術的了解不夠，缺乏深層次的技術實踐。我國農機企業在應用激光加工技術時，要立足自身的實際需求，在接觸激光制造項目時，要看準企業方向，積極向其他機械制造企業咨詢，找到技術結合點，從而循序漸進地推動激光加工技術的改進。

近年來，伴隨農業機械現代化程度的不斷提高，農機制造企業的競爭日漸激烈，農業的發展對農機的技術要求越來越高，這為農機制造中激光加工技術的應用創造了動力和條件。同時，日益提高的農機輔助設備技術和激光器的大功率要求之下，激光加工技術日趨成熟，且相比其他加工設備，激光器的價格相對較低。因此，在未來的農機制造領域，激光加工技術勢必得到大力推廣和快速的發展。

長期以來，我國對農機制造行業在政策傾斜上注入了大量的心血，尤其是近年來，國家相繼出臺了多項關于支持農機產業發展的政策。基于此，我國各農機企業應主動抓住這一契機，加快激光加工技術在農機制造中的應用，大幅度提高農機產品的設計與制造工藝，為實現我國農機產業又好又快發展奠定良好基礎。

4 結語

作為農業大國，我國農機產業在農業發展中占有著重要的地位，農機發展正當時，為我國經濟發展做出了巨大貢獻。伴隨我國農機制造規模的不斷擴大，農機部件的精密加工與制造成為困擾農機企業的一大技術難點，將激光加工技術應用到農機制造中，已成為提高農機質量與生產效率、提升農機產業競爭力的必然之舉。

參考文獻

[1] 閆耀峰.激光加工技術在農業機械制造中的發展和應用[J].農業機械，2015（8）：219.

[2] 黃振湘.快速成型技術的應用與發展趨勢[J].湖南農機，2015（6）：15-16.

[3] 黃永俊.激光技術在農業機械制造中的應用[J].農機化研究，2012（12）：242-244.