論激光加工技術(shù)在農(nóng)機(jī)制造中的應(yīng)用及展望

付奇奇+董平

摘 要：伴隨農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和農(nóng)業(yè)機(jī)械化的加快，農(nóng)機(jī)制造在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位。在先進(jìn)的農(nóng)機(jī)科技力量支撐下，利用激光進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械制造，不僅工序少，而且農(nóng)機(jī)工作效率有了大幅度提升，尤其是用于硬質(zhì)金屬材料的農(nóng)機(jī)加工，更是取得了突出的效果。激光技術(shù)用于農(nóng)機(jī)切割、焊接、快速成型等加工領(lǐng)域，對改進(jìn)農(nóng)機(jī)加工工藝，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率有著建設(shè)性的意義。該文將基于激光加工技術(shù)原理介紹，就其在農(nóng)機(jī)制造中的具體應(yīng)用和發(fā)展前景進(jìn)行深入研究。

關(guān)鍵詞：激光加工技術(shù) 農(nóng)業(yè)機(jī)械 應(yīng)用

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

農(nóng)業(yè)機(jī)械加工作業(yè)是我國戰(zhàn)略安全的重要組成部分，也是關(guān)系我國農(nóng)業(yè)未來戰(zhàn)略規(guī)劃不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。激光加工技術(shù)作為我國機(jī)械安全工業(yè)體系中的一大板塊，其不斷立足新技術(shù)的開發(fā)和新問題的探討，對農(nóng)業(yè)機(jī)械加工領(lǐng)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(shí)間和空間有著較強(qiáng)的控制性，廣泛適用于各種材質(zhì)的農(nóng)機(jī)加工，對加工環(huán)境也基本無特殊要求，筆者將以此為重點(diǎn)研究問題作一思考，為激光加工技術(shù)在農(nóng)機(jī)生產(chǎn)、加工領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。

1 激光加工技術(shù)的基本原理

激光加工技術(shù)興起于20世紀(jì)60年代初，是一種智能化和高度柔性的加工技術(shù)，它集數(shù)控技術(shù)、材料技術(shù)、CAD技術(shù)及激光技術(shù)為一體，涉及范圍極為廣泛[2]。激光加工技術(shù)，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(xué)及物理作用，達(dá)到改變材料形態(tài)和性能目的的一種新興加工技術(shù)。激光加工技術(shù)的原理涉及電子、物理、材料、機(jī)械及工程等多門學(xué)科，結(jié)合計(jì)算機(jī)應(yīng)用、激光、控制及制造多種技術(shù)，當(dāng)今，已成為一種多學(xué)科交叉和多技術(shù)綜合的一種先進(jìn)的制造技術(shù)。激光加工技術(shù)擁有其他加工技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，諸如：熱影響范圍小、無污染、區(qū)域加工可選擇性、非接觸、加工精度高等，在諸多行業(yè)的機(jī)械制造領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，因?yàn)槠浼夹g(shù)上的優(yōu)越性，在農(nóng)機(jī)加工領(lǐng)域更是發(fā)揮著越來越重要的作用。通過應(yīng)用激光加工技術(shù)，農(nóng)機(jī)在實(shí)際的種子活力提高、誘變育種、促進(jìn)農(nóng)作物生長發(fā)育、平整農(nóng)田土地、提高灌溉能力及病蟲害防治等方面都實(shí)現(xiàn)了量到質(zhì)的蛻變。

2 激光加工技術(shù)在農(nóng)機(jī)制造中的應(yīng)用

2.1 激光切割技術(shù)的應(yīng)用

激光切割技術(shù)是金屬加工領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的激光加工技術(shù)，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(gè)農(nóng)機(jī)切割的動作。激光切割技術(shù)采用了激光聚集能的特點(diǎn)，這是其他農(nóng)機(jī)切割技術(shù)不可替代的優(yōu)勢。激光切割技術(shù)因其既能保持金屬材料的外形，又能大大縮短加工時(shí)間，節(jié)約物力財(cái)力，在農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)上極大地降低了成本，因此，在農(nóng)機(jī)金屬材料加工方面得到廣泛應(yīng)用。激光切割技術(shù)在農(nóng)機(jī)制造中的應(yīng)用，常常涉及到厚大件的農(nóng)機(jī)部件設(shè)計(jì)與制造，相比其他農(nóng)機(jī)制造技術(shù)，有著很高的精度保障。同時(shí)，激光切割技術(shù)能有效解決農(nóng)機(jī)部件切割加工中遇到的技術(shù)難題，擁有較強(qiáng)的金屬穿透力，在不更改部件精度和形狀的前提下，在農(nóng)機(jī)制造行業(yè)中發(fā)揮著獨(dú)有的效用。

2.2 激光焊接技術(shù)的應(yīng)用

激光焊接作為農(nóng)機(jī)加工制造中一項(xiàng)關(guān)鍵的組成部分，相比普通的焊接技術(shù)，其擁有眾多較強(qiáng)的優(yōu)勢。激光焊接技術(shù)采用的激光光速是高聚能的，對加工的農(nóng)機(jī)材料表面，能實(shí)現(xiàn)集中度較高的光束照射，讓焊接的農(nóng)機(jī)材料充分溶解，完成焊接工作。在激光焊接中，農(nóng)機(jī)的焊接部分不采用焊接材料，因此，部件的焊接部分是相當(dāng)純凈的，極大減少因蜂窩、焊孔及焊渣而導(dǎo)致的材料斷裂和腐蝕等現(xiàn)象產(chǎn)生，明顯提高了焊接的效率與質(zhì)量[3]。同時(shí)，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(shù)無法接觸的焊接部位，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離、偏僻的焊接任務(wù)。在激光焊接的集中光束照射下，農(nóng)機(jī)部件的焊接部位被精準(zhǔn)定位，有效解決了焊接空間技術(shù)難題。相比傳統(tǒng)的焊接技術(shù)來說，無論是機(jī)械性能還是電磁學(xué)性，或是抗腐蝕性等方面，激光焊接技術(shù)都有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，其較強(qiáng)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(zhì)量。例如在收割機(jī)和播種機(jī)等有著較高承受負(fù)荷的農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用中，它們通常因需要承受巨大的力量而產(chǎn)生一定幅度的磨損，將激光焊接技術(shù)應(yīng)用于這些磨損部位的焊接，不但可以提高農(nóng)機(jī)焊接面的質(zhì)量，還能提高農(nóng)機(jī)的整體性能，延長其使用壽命。

2.3 激光快速成型技術(shù)的應(yīng)用

激光快速成型技術(shù)是與計(jì)算機(jī)技術(shù)高度結(jié)合的一種新型制造技術(shù)，其技術(shù)原理是通過將三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為實(shí)體模型，采用液態(tài)光敏數(shù)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(shù)，首先需要將制造的模型數(shù)據(jù)編入計(jì)算機(jī)程序，并由計(jì)算機(jī)控制光路系統(tǒng)控制激光器輸出的光束，同時(shí)經(jīng)過掃描與刻畫，將模型數(shù)據(jù)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?yōu)楣腆w，計(jì)算機(jī)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(shù)綜合運(yùn)用了激光、激光、CAM、CNC、CAD、新材料和精密伺服驅(qū)動等技術(shù)，與傳統(tǒng)的農(nóng)機(jī)制造技術(shù)相比，擁有及愛好的互換性和復(fù)制性，成本較低，制造周期較短。與激光切割技術(shù)一樣，激光快速成型技術(shù)也是非接觸加工制作，不留傳統(tǒng)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(huán)境保護(hù)。激光快速成型可完成快速的模具鑄造，尤其適用于新產(chǎn)品的零件制作生產(chǎn)。根據(jù)有關(guān)研究顯示，將激光快速成型技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)機(jī)模具制造中，可使制造費(fèi)用降低1/2以上，縮短生產(chǎn)周期的80%，對提高農(nóng)機(jī)制造企業(yè)的核心競爭力大有裨益。

3 展望

在我國農(nóng)機(jī)制造業(yè)中，激光加工技術(shù)的使用尚不普遍，這歸因于農(nóng)機(jī)行業(yè)對激光加工技術(shù)的了解不夠，缺乏深層次的技術(shù)實(shí)踐。我國農(nóng)機(jī)企業(yè)在應(yīng)用激光加工技術(shù)時(shí)，要立足自身的實(shí)際需求，在接觸激光制造項(xiàng)目時(shí)，要看準(zhǔn)企業(yè)方向，積極向其他機(jī)械制造企業(yè)咨詢，找到技術(shù)結(jié)合點(diǎn)，從而循序漸進(jìn)地推動激光加工技術(shù)的改進(jìn)。

近年來，伴隨農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)代化程度的不斷提高，農(nóng)機(jī)制造企業(yè)的競爭日漸激烈，農(nóng)業(yè)的發(fā)展對農(nóng)機(jī)的技術(shù)要求越來越高，這為農(nóng)機(jī)制造中激光加工技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了動力和條件。同時(shí)，日益提高的農(nóng)機(jī)輔助設(shè)備技術(shù)和激光器的大功率要求之下，激光加工技術(shù)日趨成熟，且相比其他加工設(shè)備，激光器的價(jià)格相對較低。因此，在未來的農(nóng)機(jī)制造領(lǐng)域，激光加工技術(shù)勢必得到大力推廣和快速的發(fā)展。

長期以來，我國對農(nóng)機(jī)制造行業(yè)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(xiàng)關(guān)于支持農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策?；诖耍覈鬓r(nóng)機(jī)企業(yè)應(yīng)主動抓住這一契機(jī)，加快激光加工技術(shù)在農(nóng)機(jī)制造中的應(yīng)用，大幅度提高農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造工藝，為實(shí)現(xiàn)我國農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)又好又快發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

作為農(nóng)業(yè)大國，我國農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中占有著重要的地位，農(nóng)機(jī)發(fā)展正當(dāng)時(shí)，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。伴隨我國農(nóng)機(jī)制造規(guī)模的不斷擴(kuò)大，農(nóng)機(jī)部件的精密加工與制造成為困擾農(nóng)機(jī)企業(yè)的一大技術(shù)難點(diǎn)，將激光加工技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)機(jī)制造中，已成為提高農(nóng)機(jī)質(zhì)量與生產(chǎn)效率、提升農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)競爭力的必然之舉。

參考文獻(xiàn)

[1] 閆耀峰.激光加工技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中的發(fā)展和應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械，2015（8）：219.

[2] 黃振湘.快速成型技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢[J].湖南農(nóng)機(jī)，2015（6）：15-16.

[3] 黃永俊.激光技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化研究，2012（12）：242-244.