激光加工技術在無碳小車制作中的應用

胡明龍

【摘 要】激光加工因其獨特的特點在各行各業都有應用。介紹了激光加工的分類、特點及其原理。以加工無碳小車的車輪為例，通過具體加工過程體現了激光加工方便、快速、自動化程度高等優點。

【關鍵詞】激光加工；無碳小車；加工過程

Laser Processing Technology in the Application of Carbon-free Car Production

HU Ming-long

（Institute of manufacturing science and engineering，Southwest University of Science and Technology，Mianyang Sichuan 621010，China）

【Abstract】Laser processing is applied in all walks of life because of its unique characteristics.The classification， characteristics and principle of laser machining are introduced.The wheels of carbon-free trolley are listed，and the machining process shows the advantages of convenient，fast and automatic laser processing.

【Key words】Laser processing；Carbon-free car；Machining process

0 引言

激光是一種具有高能量的光，是指物質原子在外在能量的激發下，高能級的原子躍遷到低能級上，此時伴隨有能量的釋放，釋放的能量多與光的形式輻射出來，在某種狀態下，能出現一個弱光激發出一個強光的現象，即“受激輻射”現象，簡稱激光。激光具有以下特點⑴單色光⑵相干性好⑶激光束高度集中。由于這些特點使激光被用到了激光加工、激光通信、激光測距等領域。激光加工是一種非接觸式加工，有普通加工技術所沒有的特點，如無切削力、切削熱，熱影響區小，加工靈活易于控制等，使激光加工具有良好的發展趨勢。

1 激光加工技術概述

由于激光加工具有許多優點，促使激光加工迅速發展，激光加工可分為激光焊接、激光切割、激光熱處理等加工方法。

（1）激光焊接：利用激光使母材融化達到焊接目的的技術，特點①快速高效：激光具有的高能量能在短時間內將母材融化，在焊接過程中移動的是激光使效率極高②熱變形小：激光束的集中性好使受熱的面積小在冷卻過程中由于冷卻速度不均勻導致的熱變形小③自動化程度高：在焊接過程中移動的是激光束這使控制比較容易。

（2）激光切割：利用激光代替傳統的切割方法的切割技術。特點①方便：與數控系統結合并在CAD技術的支持下，操作人員能方便高效的完成切割。②精度高，速度快：激光切割的切割精度很高，定位精度可以達0.05mm，重復定位精度0.02mm，同時切割速度可以達70m/min，遠遠大于線切割速度③可加工材料多：它既可以切割金屬，也可以切割非金屬；既可以切割無機物，也可以切割有機物。

（3）激光熱處理：指利用激光的能量來加熱實現熱處理的技術。特點：快速高效，激光束高度集中使激光的能量密度高，能在短時間內將材料加熱到需要的溫度，實現熱處理目的。材料經激光處理后，其抗疲勞、抗磨損功能能夠加強，除此之外，其防氧化、耐腐蝕功能也不斷加強，使用壽命延長。

2 激光加工基本原理

激光加工利用了激光的特點，具有一般加工方法所不具有的優點。激光的工作是通過將激光束投射到物體的表面，利用高溫對物體進行切割、焊接甚至是改變物體表面的性能。激光切割示意圖如圖1所示。

3 無碳小車的設計與制作

參賽的S型無碳小車由質量m=0.5kg的重物，高度h=400mm處所具有的重力勢能來提供驅動能量，并且在前進時能繞開間距不等的樁。（小車示意圖如圖2）據此小車需要的結構包括①驅動機構：能將重物下降的重力勢能轉換為動能并驅動小車前進②轉向機構：前進時能改變小車前進的軌跡以達到避開障礙物的目的。

在設計小車時，驅動機構：重物的下降，要盡可能多的利用重物的重力勢能，為簡化結構，直接由重物通過細繩拉動軸驅動。傳動部分：繞線軸的轉動通過齒輪（一級傳動），帶動主動輪的轉動。驅動過程：在起始時重物下滑，帶動繞線軸的轉動，以實現小車整體運動。

4 無碳小車車輪的加工過程

根據小車的要求，設計了車輪。并利用激光切割技術完成加工，如圖3所示。

圖3 輪子的加工

5 結論

在加工輪子的過程中，將需要加工零件的cad圖導入到雕刻軟件中，且可以在加工前看到加工運動的仿真，整個加工過程持續時間短，不需人為的過多干預，體現了激光加工的方便、快速、自動化程度高等特點。對于無碳小車的制作具有重要的實踐意義。

【參考文獻】

[1]黃翔，徐君，張永良.金屬材料加工工藝中激光技術應用分析[J].城市建設理論研究（電子版），2014（23）.

[2]姚蔡翔.激光加工的原理、應用現狀與展望[J].山東工業技術，2013（15）：12-14.

[3]金雪平.激光加工對機械制造的影響[J].科學導報，2014（5）：219-219.

[4]杜洋，徐偉，錢慶鵬.激光加工及其發展[J].四川水泥，2017（1）：114.

[責任編輯：田吉捷]