導(dǎo)語(yǔ)：激光加工技術(shù)在工程機(jī)械制造的應(yīng)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：激光加工技術(shù)作為一門科學(xué)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于許多工程領(lǐng)域。作為科學(xué)發(fā)展中出現(xiàn)的一種全新產(chǎn)物，該技術(shù)為國(guó)防軍事、工業(yè)機(jī)械和農(nóng)業(yè)商業(yè)等領(lǐng)域帶來(lái)了諸多便利。科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步推動(dòng)著施工質(zhì)量在提高，激光技術(shù)也在不斷改進(jìn)。激光加工技術(shù)在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用是本文研究的重點(diǎn)，目的是與行業(yè)相關(guān)人員討論如何更有效地提高機(jī)械產(chǎn)品的制造精度和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：激光加工；機(jī)械制造；應(yīng)用

工程機(jī)械制造業(yè)在當(dāng)今世界，特別是在我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要作用。隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展前景和潛力十分巨大。為了在世界上贏得一席之地，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)應(yīng)該注重產(chǎn)品的高質(zhì)量，要想實(shí)現(xiàn)機(jī)械強(qiáng)國(guó)夢(mèng)就必須自主創(chuàng)新。然而，目前國(guó)內(nèi)的科技水平還與發(fā)達(dá)國(guó)家有著一定差距。改革創(chuàng)新面臨的主要問(wèn)題是技術(shù)創(chuàng)新，其中包括激光加工技術(shù)，這是國(guó)際公認(rèn)的更先進(jìn)的技術(shù)手段。如果這項(xiàng)技術(shù)能夠得到改進(jìn)和完善，就不會(huì)空談提高工程機(jī)械的制造強(qiáng)度。

1激光加工概述

激光的全稱是受激輻射光放大，如何從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)數(shù)反轉(zhuǎn)是激光產(chǎn)生的必要條件，當(dāng)高能粒子與特定頻率的光子發(fā)生入射時(shí)，高能級(jí)的粒子會(huì)有一定的概率躍至低能級(jí)。除此之外，粒子會(huì)輻射出與外光子頻率、相位、偏振和傳播方向相同的光子，上述過(guò)程就是受激輻射。受激輻射就意味著原始光信號(hào)會(huì)被放大，受激光輻射過(guò)程中衍生出的光被稱為激光。激光的顯著特點(diǎn)主要有：亮度極高、指向性強(qiáng)、色度比較單一、相干度較高等。隨著工業(yè)技術(shù)近年來(lái)的技術(shù)改革逐步深入，激光切割、激光焊接、激光熔覆、激光材料制造等激光加工技術(shù)在制造業(yè)中扮演著越來(lái)越重要的角色。1.1激光切割。激光切割是借助高能量密度的激光束對(duì)器件進(jìn)行強(qiáng)光照射，目的是使照射溫度迅速上升。物料氣化后，蒸汽會(huì)在短時(shí)間內(nèi)被迅速排出或熔化，而輔助氣體會(huì)為液體的順利排出提供一定的幫助，進(jìn)而形成相應(yīng)的狹縫。激光切割通常會(huì)被用于加工鋼、鋁合金、鈦合金等常見(jiàn)金屬材料，玻璃、陶瓷、塑料等非金屬材料也是激光切割的切割對(duì)象。值得一提的是，激光切割是一種非接觸加工工藝，切割過(guò)程中工件并不會(huì)出現(xiàn)機(jī)械變形，激光束不會(huì)對(duì)不受激光照射的工件產(chǎn)生影響，其熱沖擊面積小，工件的熱變形小。激光切割快速靈活，節(jié)省投資和生產(chǎn)成本。在汽車工業(yè)中，三維激光切割逐步取代沖切模和切邊模成為生產(chǎn)車身板件的主要切割技術(shù)，相較于傳統(tǒng)技術(shù)節(jié)省了大量的切割時(shí)間。在工程機(jī)械行業(yè)，日本以激光切割為標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)手段，中國(guó)三一重工、徐工、汕頭等也引進(jìn)了大型激光切割機(jī)。1.2激光焊接。激光焊接是將激光作為發(fā)熱源，利用激光加熱工件，使材料熔化，實(shí)現(xiàn)連接的一種焊接方法。激光焊接屬于非接觸焊接，偶爾需要填充金屬。根據(jù)不同的材料，采用相應(yīng)的保護(hù)氣體防止池氧化。激光焊接相對(duì)比較快速靈活，在焊接過(guò)程中不會(huì)對(duì)焊接件產(chǎn)生幾何作用力，也不需要進(jìn)行焊后熱處理。1.3激光熔覆。激光熔覆是將粉末熔覆材料（有時(shí)是金屬絲或金屬板）以預(yù)設(shè)或同步的方式放置在基板表面上。在高能激光束的作用下，包層材料和基體表面迅速熔化固化，形成表面改性涂層。該涂層在產(chǎn)品投入使用后相比其他種類的涂層更耐磨、耐腐蝕、耐高溫和抗氧化，而且可以適用于多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品。除此之外，激光熔覆對(duì)基體熱影響比較小，冷卻速度相較于其他工藝要快的多，涂層晶粒尺寸非常細(xì)，熔覆層稀釋率很小，與基體冶金結(jié)合良好，選粉范圍廣，且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

2激光加工技術(shù)的干擾因素

激光加工技術(shù)的主要影響因素有激光輸出功率和激光照射時(shí)間，激光輸出功率越大，照射時(shí)間越長(zhǎng)，相對(duì)應(yīng)的工件所獲能量也就越大。在焦點(diǎn)的位置相對(duì)固定時(shí)，激光加工孔會(huì)做出適應(yīng)性的放大，這是激光能量的發(fā)散隨照射時(shí)間而發(fā)生變化的原因。然而，照射時(shí)間不夠長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致能量密度過(guò)大，從而降低激光器的效率。當(dāng)聚焦物鏡作用下焦距與發(fā)散角之間發(fā)生功率反作用時(shí)，倘若無(wú)法在焦面上獲得較大直徑的光斑，那么相應(yīng)的功率密度就比較大，激光穿孔的深度比較小。一旦焦點(diǎn)位于工件表面較低的位置時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)喇叭口缺口，且能量密度會(huì)導(dǎo)致焦點(diǎn)過(guò)高。

3激光加工技術(shù)在工程機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

工程機(jī)械行業(yè)的主要材料通常是厚鋼板，在切割碳鋼板時(shí)，激光切割已廣泛應(yīng)用于國(guó)外相關(guān)行業(yè)。此時(shí)，由于激光切割比等離子切割更精確，誤差更小。激光切割質(zhì)量非常平滑，焊接后期無(wú)需打磨即可直接焊接。雖然激光切割機(jī)投資巨大，但在加工的后期，每一次激光加工都會(huì)產(chǎn)生一定的成本節(jié)約。相較于等離子切割機(jī)，雖然激光切割設(shè)備的前期投資較大，但投入使用后的消費(fèi)成本會(huì)大大降低。使用一段時(shí)間以后，一臺(tái)大型激光切割機(jī)比一臺(tái)寬度相同的等離子切割機(jī)在操作上會(huì)節(jié)省很多成本。使用激光切割機(jī)來(lái)提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度和質(zhì)量，是一種非常有效的選擇標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)手段。在日本、德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，工程機(jī)械行業(yè)廣泛采用激光切割作為標(biāo)準(zhǔn)工藝手段在工件切割過(guò)程中進(jìn)行加工，即使是一些大型企業(yè)也要求不用其他切割方法就可以使用激光。

4激光加工技術(shù)在工程機(jī)械中的優(yōu)勢(shì)

機(jī)械產(chǎn)品的所有零部件都應(yīng)標(biāo)上條形碼，標(biāo)明產(chǎn)品標(biāo)識(shí)、公司序列號(hào)和生產(chǎn)標(biāo)簽等，對(duì)促進(jìn)制造商創(chuàng)造的品牌效應(yīng)起到很好的作用。然而，傳統(tǒng)的激光加工技術(shù)在工程機(jī)械加工行業(yè)中應(yīng)用時(shí)會(huì)暴露出許多諸如打孔針小、字跡模糊和噪音大的缺點(diǎn)，它對(duì)沖床設(shè)備也是一種損壞，備件消耗量也較大，不適合現(xiàn)代生產(chǎn)需要。采用激光加工技術(shù)，工件之間不需要接觸，不產(chǎn)生熱能，保證精度和精度。通過(guò)各種材料的表面加工實(shí)踐，精度基本達(dá)到100%，加工后的孔使用壽命長(zhǎng)，堅(jiān)固耐用。激光時(shí)空控制非常好。材料、形狀、加工環(huán)境、加工尺寸要求不高。一般工件只要適合自動(dòng)加工條件，就可以在表面加工。采用激光加工，誤差很小，激光加工技術(shù)不允許仿制標(biāo)記和涂改，所以產(chǎn)品的防偽程度很高，一般加工技術(shù)不能滿足其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。激光加工技術(shù)符合現(xiàn)代全球綠色節(jié)能環(huán)保工程機(jī)械加工技術(shù)的要求，其環(huán)保節(jié)約的加工特點(diǎn)能夠?yàn)榧す饧庸ぜ夹g(shù)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在企業(yè)內(nèi)部的激光加工車間，能夠保證整個(gè)機(jī)械器件的加工過(guò)程是清潔衛(wèi)生的，激光加工技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在工業(yè)企業(yè)的機(jī)械加工領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

5激光加工技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

相較于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)在激光加工技術(shù)方面的發(fā)展起步較晚，但發(fā)展速度驚人。短短幾年之內(nèi)，一些大型生產(chǎn)激光加工設(shè)備的企業(yè)都具備了自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力，且其數(shù)量和質(zhì)量的增長(zhǎng)速度十分驚人，但是在技術(shù)方面與國(guó)外還是有一定的差距。例如，對(duì)激光電源的投資使得激光加工技術(shù)的成本仍然高于國(guó)外同類產(chǎn)品的使用成本。因此，激光切割技術(shù)還沒(méi)能做到全行業(yè)普及。但是近年來(lái)我國(guó)的激光加工技術(shù)發(fā)展速度劇增，研發(fā)人員與技術(shù)人員一同對(duì)以往的不足之處進(jìn)行多次試驗(yàn)，在許多領(lǐng)域包括加工成本、厚度等方面已經(jīng)取得重大突破。在全球經(jīng)濟(jì)潮流盛行與科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的雙重推動(dòng)下，激光加工技術(shù)已經(jīng)逐步從人工操作向智能化方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)始滲透到激光切割技術(shù)中。在相應(yīng)的多功能激光切割中心內(nèi)部，激光切割、焊接和熱處理通過(guò)人工智能協(xié)調(diào)配合，充分發(fā)揮激光加工技術(shù)的整體優(yōu)勢(shì)，在一定程度上提高了激光加工技術(shù)的精度和效率。機(jī)器人廣泛應(yīng)用于激光切割技術(shù)領(lǐng)域，其多功能、高精度的優(yōu)點(diǎn)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，激光加工技術(shù)在工件上的應(yīng)用覆蓋了大部分切削材料。今后，激光加工技術(shù)將在更精確的方向上進(jìn)行進(jìn)一步的研究，也會(huì)克服現(xiàn)在10毫米以下的工件不能用激光加工的缺陷，更精確的零件也可以不用人工加工。

6結(jié)論

隨著“中國(guó)制造2025”目標(biāo)的進(jìn)一步制定和實(shí)施，為了擺脫過(guò)去低端、低效、高能耗的局面，我國(guó)工程機(jī)械制造必須探索和應(yīng)用高效制造技術(shù)。高效制造技術(shù)的應(yīng)用越廣泛，中國(guó)的工業(yè)機(jī)械制造水平就越高。激光加工技術(shù)本身具有高精度、前沿性的特點(diǎn)，適合工程機(jī)械制造業(yè)的需求，對(duì)促進(jìn)我國(guó)智能制造的實(shí)現(xiàn)起到了一定的促進(jìn)作用。希望激光加工企業(yè)能夠加快技術(shù)研發(fā)和工程實(shí)踐，滿足中國(guó)工程機(jī)械制造業(yè)快速發(fā)展的需要。

參考文獻(xiàn)

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作者:張建達(dá) 單位:中船重工龍江廣瀚燃?xì)廨啓C(jī)有限公司