激光加工技術(shù)在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用

丁明春

摘? 要：激光加工技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用在農(nóng)機(jī)機(jī)械，工業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域?，F(xiàn)代激光制造加工技術(shù)更符合新時(shí)代，新能源，新科技的理念。激光加工技術(shù)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(yīng)性更強(qiáng)、可靠性更強(qiáng)、可控性更強(qiáng)，而且其產(chǎn)品使用壽命更長(zhǎng)，加工過程更為簡(jiǎn)便，精確，完整。該文討論了我國(guó)現(xiàn)代激光加工技術(shù)現(xiàn)狀及其未來發(fā)展趨勢(shì)，希冀在提高操作安全性，提升工件質(zhì)量的基礎(chǔ)上，在智能化、自動(dòng)化方面有更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：激光加工;機(jī)械制造;前景應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN249? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

近些年，各項(xiàng)新興技術(shù)在工程制造加工領(lǐng)域涌現(xiàn)，而激光加工技術(shù)作為國(guó)際較為認(rèn)可的一種先進(jìn)加工制作技術(shù)，對(duì)于我國(guó)現(xiàn)代較為落后的工程制造業(yè)來說具有著相當(dāng)重要的意義。

1 現(xiàn)代激光制造加工技術(shù)

現(xiàn)代工程制造業(yè)所使用的激光加工技術(shù)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(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械制造材料進(jìn)行加工，同時(shí)提高整個(gè)工程流水線的工作效率，引領(lǐng)現(xiàn)代機(jī)械加工制造行業(yè)進(jìn)入激光制造時(shí)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(shù)上限，帶來新的技術(shù)變革，它可以解決現(xiàn)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(diǎn)。

其次與傳統(tǒng)制作工藝相比，激光加工技術(shù)對(duì)能源的使用效率更為有效，更為符合現(xiàn)代新時(shí)代，新能源，新科技的理念。例如在現(xiàn)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(shù)被廣泛應(yīng)用。

目前我國(guó)的工程制造業(yè)因規(guī)模龐大，已經(jīng)在全球制造業(yè)占據(jù)一席之地，但論起整體工程制造業(yè)水平，我國(guó)仍然稱不上是工程制造強(qiáng)國(guó)。因此需要開發(fā)更多的高新技術(shù)，提高現(xiàn)代制作業(yè)效率，提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力創(chuàng)新能力，而激光加工技術(shù)作為我國(guó)現(xiàn)代工程制造加工技術(shù)中較為重要的一環(huán)，毫無(wú)疑問，誰(shuí)先掌握了這門關(guān)鍵的技術(shù)，誰(shuí)就能在國(guó)內(nèi)與國(guó)際的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)更多的市場(chǎng)份額。

2 現(xiàn)代激光制造加工技術(shù)在工程制造業(yè)中的應(yīng)用探討

2.1 激光加工技術(shù)的的特性

在現(xiàn)代工程制造業(yè)中，切割，打標(biāo)，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(xiàn)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(jī)的機(jī)架進(jìn)行焊接的過程中，使用傳統(tǒng)的電焊，雖然可以使得機(jī)架拼接部位焊接更為方便，但其后焊接矯型工作更加費(fèi)時(shí)費(fèi)力，甚至一些大型挖掘機(jī)推土機(jī)的機(jī)架焊接矯型的工作量要遠(yuǎn)多于焊接工作量，且因?yàn)殡姾妇邆湟欢ǖ牟淮_定性，其焊接質(zhì)量也難以保證，有時(shí)候可能會(huì)存在一些空焊，使焊接處牢固性下降，除此之外，現(xiàn)代機(jī)械切割，傳統(tǒng)打標(biāo)，熱處理也有著各自的缺點(diǎn)。而激光制作工藝相比較傳統(tǒng)技術(shù)最顯著的特點(diǎn)是可適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，可控性強(qiáng)。下面以焊接為例。

可適應(yīng)性強(qiáng)是指激光焊接相比較傳統(tǒng)電焊模式應(yīng)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(diǎn)，這使激光焊接能夠應(yīng)用在更多的焊接場(chǎng)合中，例如上面的推土機(jī)挖掘機(jī)機(jī)架焊接，使用激光焊接，相比較傳統(tǒng)焊接就不容易導(dǎo)致機(jī)架焊接過后出現(xiàn)變形情況，進(jìn)而降低整個(gè)矯型的時(shí)間。

可靠性強(qiáng)是指激光焊接相較于傳統(tǒng)電焊，在焊接的質(zhì)量上，比起傳統(tǒng)焊接要更為可靠，在焊接一些關(guān)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(jī)架，激光焊接相比較電焊接，焊接過后的部件牢固性，堅(jiān)固性，都得到了一定程度的提升，與此同時(shí)我國(guó)哈工大、上海交大等激光加工研究院，都對(duì)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(guó)航天三院在研究期間分別使用了激光焊接技術(shù)，解決了我國(guó)在核潛艇及航空航天器上高強(qiáng)度厚板焊接難題，獲得了很好的效果。

可控性強(qiáng)是指激光焊接在整個(gè)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(duì)于工人的經(jīng)驗(yàn)要求較高，激光焊接在焊接模式中只需要焊接設(shè)備處于正常工作狀態(tài)，且前期編程無(wú)誤，加工制造環(huán)境處于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，就可以使整個(gè)焊接工作處于精確可控類別，

此外激光加工技術(shù)作為現(xiàn)代加工技術(shù)中精密加工技術(shù)，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(zhǔn)確率達(dá)到百分百，而反饋到主體，使用激光加工技術(shù)后的焊接產(chǎn)物，相較傳統(tǒng)焊接模式，壽命更長(zhǎng)更耐用。

2.2 現(xiàn)代激光焊接技術(shù)所注意的事項(xiàng)

在使用現(xiàn)代激光加工技術(shù)焊接材料的過程中，也有一定的注意事項(xiàng)，例如在采用汽化焊接技術(shù)時(shí)，根據(jù)工程施工需求要求，工程機(jī)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(gè)的焊接過程要保持簡(jiǎn)便，精確，完整。而對(duì)于具體材料所采用的激光焊接工藝有著不少注意事項(xiàng)。

例如在進(jìn)行不銹鋼加工過程中，如果在不銹鋼材料邊緣已經(jīng)出現(xiàn)氧化，且加工部件對(duì)于氧化有要求的情況下，可以使用氮?dú)?，配上相關(guān)工藝，得到無(wú)氧化無(wú)質(zhì)變的加工后器件，就不需要再進(jìn)行另外的工序處理。再例如進(jìn)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(qiáng)熱導(dǎo)性，因此厚度在1 mm以下的黃銅采用的激光切割工藝是氮?dú)馇懈?，而厚度? 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(huì)損壞切割系統(tǒng)的光學(xué)組件。而對(duì)厚度6 mm以下的鋁材質(zhì)來說，用氧氣切割會(huì)導(dǎo)致切割表面粗糙而堅(jiān)硬，而使用氮?dú)馇懈顣?huì)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(jī)上面安裝有反射吸收裝置，才可以切割高純度的鋁材質(zhì)。

2.3 激光切割技術(shù)未來的發(fā)展方向

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

激光切割技術(shù)只需要在前期制定好相應(yīng)的切割模式與與模具，輔以計(jì)算機(jī)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(guó)激光加工技術(shù)的起步還是較晚，相對(duì)發(fā)展較于西方和國(guó)際一流水平也有較大的差距，其中在一些關(guān)鍵性的技術(shù)例如激光電源等，我國(guó)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(shù)也僅限于小規(guī)模，精密性元器件切割，對(duì)于一些普遍的切割技術(shù)還是采用傳統(tǒng)的機(jī)械切割焊接。因此激光制造加工技術(shù)的主要未來發(fā)展趨勢(shì)是智能化，自動(dòng)化。在未來切割焊接熱處理必將成為一個(gè)整體，他們會(huì)在人工智能控制下進(jìn)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(jī)械制造的核心。

3 結(jié)語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn)

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