激光加工技術在工程機械制造中的應用

丁明春

摘? 要：激光加工技術作為一項新興技術，被廣泛地應用在農機機械，工業(yè)機械等領域。現代激光制造加工技術更符合新時代，新能源，新科技的理念。激光加工技術具備易操作，高柔性，高效率的特性，相比傳統(tǒng)模式其可適應性更強、可靠性更強、可控性更強，而且其產品使用壽命更長，加工過程更為簡便，精確，完整。該文討論了我國現代激光加工技術現狀及其未來發(fā)展趨勢，希冀在提高操作安全性，提升工件質量的基礎上，在智能化、自動化方面有更好的發(fā)展。

關鍵詞：激光加工;機械制造;前景應用

中圖分類號：TN249? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

近些年，各項新興技術在工程制造加工領域涌現，而激光加工技術作為國際較為認可的一種先進加工制作技術，對于我國現代較為落后的工程制造業(yè)來說具有著相當重要的意義。

1 現代激光制造加工技術

現代工程制造業(yè)所使用的激光加工技術是采用大功率激光電源，以“光能源”與“光工具”作為主要加工模式對傳統(tǒng)的機械制造材料進行加工，同時提高整個工程流水線的工作效率，引領現代機械加工制造行業(yè)進入激光制造時期。相比傳統(tǒng)切割、焊接、熱處理工藝，激光制作提升了傳統(tǒng)制造業(yè)的技術上限，帶來新的技術變革，它可以解決現代高精度要求的材料加工，且具備易于操作，高柔性，高效率等特點。

其次與傳統(tǒng)制作工藝相比，激光加工技術對能源的使用效率更為有效，更為符合現代新時代，新能源，新科技的理念。例如在現代高端汽車精密器件制造，航空航天材料高要求部件加工過程中，激光加工技術被廣泛應用。

目前我國的工程制造業(yè)因規(guī)模龐大，已經在全球制造業(yè)占據一席之地，但論起整體工程制造業(yè)水平，我國仍然稱不上是工程制造強國。因此需要開發(fā)更多的高新技術，提高現代制作業(yè)效率，提高產品的設計能力創(chuàng)新能力，而激光加工技術作為我國現代工程制造加工技術中較為重要的一環(huán)，毫無疑問，誰先掌握了這門關鍵的技術，誰就能在國內與國際的競爭中占據更多的市場份額。

2 現代激光制造加工技術在工程制造業(yè)中的應用探討

2.1 激光加工技術的的特性

在現代工程制造業(yè)中，切割，打標，焊接是必不可少的流程，而傳統(tǒng)的焊接模式如電弧焊，依然是現在的工程制造業(yè)制造的主要焊接模式，但這種焊接模式所帶來的弊端也是顯而易見，傳統(tǒng)電弧焊更容易造成焊接的變形，使工程量從原先的焊接拼接變成焊接拼接與其后的焊接矯型工作，例如在推土機的機架進行焊接的過程中，使用傳統(tǒng)的電焊，雖然可以使得機架拼接部位焊接更為方便，但其后焊接矯型工作更加費時費力，甚至一些大型挖掘機推土機的機架焊接矯型的工作量要遠多于焊接工作量，且因為電焊具備一定的不確定性，其焊接質量也難以保證，有時候可能會存在一些空焊，使焊接處牢固性下降，除此之外，現代機械切割，傳統(tǒng)打標，熱處理也有著各自的缺點。而激光制作工藝相比較傳統(tǒng)技術最顯著的特點是可適應性強，可靠性強，可控性強。下面以焊接為例。

可適應性強是指激光焊接相比較傳統(tǒng)電焊模式應用材料范圍更廣，它具備功率密度高、熱量縮小、影響范圍小和焊接變形小等諸多的優(yōu)點，這使激光焊接能夠應用在更多的焊接場合中，例如上面的推土機挖掘機機架焊接，使用激光焊接，相比較傳統(tǒng)焊接就不容易導致機架焊接過后出現變形情況，進而降低整個矯型的時間。

可靠性強是指激光焊接相較于傳統(tǒng)電焊，在焊接的質量上，比起傳統(tǒng)焊接要更為可靠，在焊接一些關鍵部位的航天航空材料，例如火箭發(fā)射器上面的一些外殼，助推器上面的機架，激光焊接相比較電焊接，焊接過后的部件牢固性，堅固性，都得到了一定程度的提升，與此同時我國哈工大、上海交大等激光加工研究院，都對于激光焊接在厚鋼板中的焊接工藝優(yōu)化有一定的研究，例如哈工大與中國航天三院在研究期間分別使用了激光焊接技術，解決了我國在核潛艇及航空航天器上高強度厚板焊接難題，獲得了很好的效果。

可控性強是指激光焊接在整個焊接的過程中更加具備控制性，它不像傳統(tǒng)的焊接模式，對于工人的經驗要求較高，激光焊接在焊接模式中只需要焊接設備處于正常工作狀態(tài)，且前期編程無誤，加工制造環(huán)境處于一個標準環(huán)境下，就可以使整個焊接工作處于精確可控類別，

此外激光加工技術作為現代加工技術中精密加工技術，它在加工過程中工件之間不必相互接觸，不需要人為操作的介入，這些能保證一些精密元器件的加工準確率達到百分百，而反饋到主體，使用激光加工技術后的焊接產物，相較傳統(tǒng)焊接模式，壽命更長更耐用。

2.2 現代激光焊接技術所注意的事項

在使用現代激光加工技術焊接材料的過程中，也有一定的注意事項，例如在采用汽化焊接技術時，根據工程施工需求要求，工程機械使用的變速器尺寸要與激光焊接的尺寸吻合，在激光焊接中不能將傳統(tǒng)的變速器問題帶入新的激光焊接過程中去。整個的焊接過程要保持簡便，精確，完整。而對于具體材料所采用的激光焊接工藝有著不少注意事項。

例如在進行不銹鋼加工過程中，如果在不銹鋼材料邊緣已經出現氧化，且加工部件對于氧化有要求的情況下，可以使用氮氣，配上相關工藝，得到無氧化無質變的加工后器件，就不需要再進行另外的工序處理。再例如進行銅和黃銅2種材料的切割過程中，由于銅和黃銅本身都具備高反射性和強熱導性，因此厚度在1 mm以下的黃銅采用的激光切割工藝是氮氣切割，而厚度在2 mm以下的銅，則必須使用氧氣切割，且在切割銅和黃銅這2種材料的過程中，切割激光系統(tǒng)必須要安裝有反射吸收裝置，否則切割具有高反射率的材料會損壞切割系統(tǒng)的光學組件。而對厚度6 mm以下的鋁材質來說，用氧氣切割會導致切割表面粗糙而堅硬，而使用氮氣切割會使表面更為光滑，且高純度鋁非常難以切割，純度越高的鋁反射效率越高，因此與切割黃銅相似，只有在光纖切割機上面安裝有反射吸收裝置，才可以切割高純度的鋁材質。

2.3 激光切割技術未來的發(fā)展方向

現代激光制作加工技術與現代傳統(tǒng)的切割焊接處理技術相比較，激光加工制造行業(yè)具備著諸多優(yōu)勢，例如技術人員可以將工件隨意擺放，不需要進行人為的操作加工，提高了員工工作的安全性。此外在進行一些鋁金合板的操作過程中，其速度要遠遠高于現在的機械切割速度。工件相比較原來，質量也得到顯著提升。

激光切割技術只需要在前期制定好相應的切割模式與與模具，輔以計算機控制，就可以使程序自己執(zhí)行，最后得到誤差率近乎為零的加工部件，而在我國激光加工技術的起步還是較晚，相對發(fā)展較于西方和國際一流水平也有較大的差距，其中在一些關鍵性的技術例如激光電源等，我國仍然存在著諸多的不足以及缺陷，企業(yè)使用激光切割技術也僅限于小規(guī)模，精密性元器件切割，對于一些普遍的切割技術還是采用傳統(tǒng)的機械切割焊接。因此激光制造加工技術的主要未來發(fā)展趨勢是智能化，自動化。在未來切割焊接熱處理必將成為一個整體，他們會在人工智能控制下進行統(tǒng)一化的流水線操作模式，而多功能的激光切割中心是未來機械制造的核心。

3 結語

終上所述，我國現在的機械制造業(yè)仍然存在著低效高耗技術水平低的情況，與國際的一流制造業(yè)水平，仍存在一定的差距，而作為現代機械制造行業(yè)的新型技術-激光加工處理，我國工程制造業(yè)必須要迎難而上，要投入大量資源進行技術探索與應用，從而開發(fā)一套適合我國現代機械制造業(yè)現狀的激光加工處理技術，最終推動我國制造業(yè)快速發(fā)展。

參考文獻

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