激光加工技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中的應(yīng)用研究

金 丹，季小平

（1.珠海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，廣東 珠海 519000；2.遼寧省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)校，遼寧 錦州 121001）

激光是20世紀(jì)以來，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光。激光加工技術(shù)具有非接觸、無污染、熱影響區(qū)域小、加工精度高以及可選取加工等優(yōu)點(diǎn)。我國是農(nóng)業(yè)大國，研發(fā)制造出高精度的農(nóng)業(yè)機(jī)械工具對(duì)我國實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化有著舉足輕重的作用，將農(nóng)業(yè)機(jī)械制造與激光加工技術(shù)相結(jié)合無疑是農(nóng)業(yè)發(fā)展上的又一重要的里程碑。

1 激光加工技術(shù)原理

激光，光與物質(zhì)的相互作用，實(shí)質(zhì)上是組成物質(zhì)的微觀粒子吸收或輻射光子，同時(shí)改變自身運(yùn)動(dòng)狀況的表現(xiàn)，平行光束，擁有同調(diào)性，單色波的特征。激光加工技術(shù)原理是原子中的電子吸收能量后從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，再從高能級(jí)回落到低能級(jí)的時(shí)候，所釋放的能量以光子的形式放出，不斷循環(huán)，并且持續(xù)向同一個(gè)方向進(jìn)行運(yùn)行，形成了一束具光束，因此就形成了所謂的激光原理，激光加工技術(shù)具備很多特征，例如：光點(diǎn)小，能量集中，熱影響區(qū)小，不受電磁干擾，與電子束加工相比應(yīng)用更方便，激光束易于聚焦，安全可靠，精確細(xì)致，效果一致，高速快捷，成本低廉。激光加工技術(shù)是將激光束照射到工件的表面，以激光的高能量來切除、熔化材料以及改變物體表面性能。激光加工技術(shù)具有如此多的特性，所以激光加工技術(shù)可以被應(yīng)用到很多領(lǐng)域，包括航空，醫(yī)療，交通等。

2 激光加工技術(shù)的特點(diǎn)

激光具備功率密度高、熱量小、影響范圍小等特點(diǎn)，激光光束有很好的靈活性。在實(shí)際應(yīng)用過程中，激光加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了與加工材料之間的零接觸，不會(huì)對(duì)原件造成任何直接性的傷害，所以激光加工技術(shù)不會(huì)對(duì)機(jī)械原型帶來不利的影響。因此，一些需要精細(xì)加工的機(jī)械，更應(yīng)該充分利用激光加工技術(shù)。激光加工技術(shù)不僅不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，還可以充分利用原材料，激光加工技術(shù)對(duì)外界環(huán)境的要求也不是很嚴(yán)格，因此更加容易被各個(gè)行業(yè)所接受。激光加工技術(shù)較傳統(tǒng)工藝比可適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，可控性強(qiáng)，除此之外，在播種時(shí)，利用激光加工技術(shù)，可以使種子的活力在一定程度上有所提升，進(jìn)而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。

3 激光技術(shù)在農(nóng)業(yè)制造中的應(yīng)用

3.1 激光表面強(qiáng)化與熱處理技術(shù)的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)機(jī)械量大面廣，種類繁多，每年由于表面破損帶來的損失非常巨大。資料表明，農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的失效損壞，約60%是由于零件表面的腐蝕和磨損引起的。如耕作、播種和收割機(jī)的許多零部件，直接與土壤接觸，其磨損十分嚴(yán)重，導(dǎo)致故障增多、生產(chǎn)率下降，作業(yè)成本上升。因此在農(nóng)機(jī)行業(yè)大力推廣先進(jìn)、實(shí)用的表面技術(shù)，可顯著提高零部件的抗氧化、耐腐蝕、買磨損和耐疲勞性，能最大限度的延長(zhǎng)農(nóng)機(jī)具的使用壽命。激光熔覆是通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束，形成基材表面與冶金結(jié)合的填料熔覆層。這種激光熔覆表面改性技術(shù)，可提高材料表面的耐磨性與耐腐蝕性，可在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中大力推廣。

3.2 激光控制平地技術(shù)

利用激光束平面取代機(jī)械平地中人眼目視作為控制基準(zhǔn)，通過液壓系統(tǒng)操縱平地鏟運(yùn)機(jī)工作，完成土地平整作業(yè)。利用激光控制平地技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高精度農(nóng)田平整，減少田間灌排渠占地，減少灌溉用水及水土流失，提高機(jī)械化作業(yè)率，在增加農(nóng)作物產(chǎn)量和節(jié)水方面有顯著效果。適用于小麥、玉米等大田灌溉區(qū)，也適用于水田灌溉區(qū)，特別是作為推廣水稻“淺、濕、曬”控制灌溉技術(shù)的重要配套技術(shù)，其技術(shù)推廣潛力很大。

3.3 激光快速成型技術(shù)的應(yīng)用

激光快速成型技術(shù)是將多種技術(shù)集合在一起進(jìn)行的綜合運(yùn)用，具有較高的互換性、復(fù)制性，而且成本較低，加工周期較短。在應(yīng)用激光快速成型技術(shù)過程中，主要是利用非接觸的加工模式，有效的規(guī)避了傳統(tǒng)加工過程中殘余力和工具更新等問題，而且無切割及噪聲產(chǎn)生，有效的實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境的保護(hù)。應(yīng)用激光快速成型技術(shù)過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)快速鑄造，對(duì)于新品開發(fā)及單件零件的生產(chǎn)具有較好的適用性。在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中應(yīng)用激光快速成型技術(shù)時(shí)，不僅制造費(fèi)用能夠大幅度降低，而且加工周期較短，顯示出了較強(qiáng)的優(yōu)越性。但在當(dāng)前一些以傳統(tǒng)的制造方式生產(chǎn)的企業(yè)中，由于對(duì)激光技術(shù)缺乏有效的了解，這也使其在制造中應(yīng)用較少，有效的影響了機(jī)械制造水平的提升。近年來我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平不斷提高，農(nóng)業(yè)制造企業(yè)的實(shí)力也有了大幅度增長(zhǎng)，再加之當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量要求不斷提升，這也使激光加工技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中進(jìn)行應(yīng)用成為必然趨勢(shì)。