試析激光加工技術(shù)在機械制造中的應用思路

潘曉濤

摘要：激光加工技術(shù)在我國機械制造行業(yè)中被廣泛應用，提高了制造產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率，并且在生產(chǎn)工作中也有效避免了原料的浪費，為機械制造企業(yè)節(jié)約的制造成本。因此，本文就激光加工技術(shù)在機械制造中的應用進行了分析，希望可以推動我國機械制造行業(yè)的進一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：激光加工;機械制造;技術(shù)應用

引言：作為二十世紀新誕生的一種光源，激光具有其他光源所沒有的特性，它可以通過充分利用自身的特性，彌補傳統(tǒng)技術(shù)上的不足，為相關(guān)使用行業(yè)注入新的血液，并指明發(fā)展方向。目前，激光技術(shù)已經(jīng)被應用于生產(chǎn)生活中的各個領(lǐng)域，在其機械制造行業(yè)中尤為突出。激光加工技術(shù)目前已經(jīng)成為了機械制造行業(yè)中最為常用的一項技術(shù)，它快速靈活并且先進的特點在此行業(yè)中得到了充分的體現(xiàn)。因此，為了使激光加工技術(shù)在機械制造行業(yè)中能夠被充分得到應用，提升機械制造水平，對此技術(shù)應用進行詳細分析是非常有必要的。

一、激光加工技術(shù)的優(yōu)點及重要性分析

相比傳統(tǒng)技術(shù)來說，激光所具有的特性決定了激光加工技術(shù)與其他技術(shù)相比具有很大的優(yōu)勢。在利用激光技術(shù)進行具體加工時，激光與材料并不產(chǎn)生任何接觸，因此，對需要的加工物件就不會產(chǎn)生直接的沖擊力和作用力，物件在其加工的過程中也不會產(chǎn)生變形現(xiàn)象。并且此項技術(shù)在進行加工時，其加工程序中不需要任何的刀具或是切削等作用力就可以準確完成切割任務。激光束所具有的能量較高，并且密集度強，從而在加工中就會表現(xiàn)出高效工作率。激光具有極強的導向性，可以很容易的聚焦于一點，在數(shù)字控制系統(tǒng)的命令下，可以自由切換不同方向，降低了對復雜性物件加工的難度。由此可以看出，激光加工技術(shù)優(yōu)勢有多么的明顯，是一種十分靈敏的加工技術(shù)，將它應用于機械制造行業(yè)中不僅可以大大提高相關(guān)制造企業(yè)的生產(chǎn)效率，而且還能使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更加具有高品質(zhì)性，為相關(guān)制造企業(yè)增加工作效益。

二、激光加工技術(shù)基本原理分析

激光加工利用高功率密度的激光束照射工件，使材料融化從而達到穿孔、焊接和切割等的加工。對于激光加工技術(shù)來說，其工作原理是在電流的撞擊下將帶有能量的原子沿著某個固定方向射出，由此產(chǎn)生具備較高能量的激光束，當激光束作用于物件表面就可進行穿孔、焊接和切割等作業(yè)。目前隨著科技的不斷進步，各種激光加工設(shè)備競相而出，并與新進技術(shù)相結(jié)合，這大大提高了激光加工技術(shù)的自動化和智能化水平，將人在繁重的工作中解救出來，并也提高了物件加工質(zhì)量，使制造出的物件精準度更高。因此，此種技術(shù)也在我國機械制造行業(yè)中被廣泛應用，并也因自身獨特的特性受到了機械制造行業(yè)的青睞。

三、激光加工技術(shù)在機械制造中的應用

（一）激光切割技術(shù)

激光切割技術(shù)是利用聚焦鏡將激光束聚集在材料表面是其融化，同時用與激光束同軸的保護氣體吹走被融化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動，從而形成一定的切縫，這種技術(shù)目前被廣泛應用于金屬和非金屬材料加工中。另外，作為一種無接觸制造工藝，激光加工技術(shù)在保證其質(zhì)量的前提下使其外觀更加的具有美觀性，同時它的切割性能與傳統(tǒng)切割技術(shù)相比，更加具有整潔性和高效的精準性，這在有助于為機械制造企業(yè)節(jié)約其生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟效益。現(xiàn)階段，這種技術(shù)已經(jīng)被應用廣泛而熟練，為相關(guān)應用行業(yè)提高了工作效率。

（二）激光焊接技術(shù)

激光焊接技術(shù)屬于熔融焊接，以激光束為能源，使其沖擊在焊接接頭上以達到焊接目的的技術(shù)。同樣激光焊接技術(shù)也是一種非接觸性的焊接方式，在其焊接過程中有時會需要添加金屬填料，以來確保焊接的質(zhì)量。同時還要根據(jù)焊接材質(zhì)的不同使用合適的保護氣體防止在焊接過程中導致熔池氧化。作為激光的技術(shù)，必然有激光技術(shù)的特征，即快速性、準確性、靈活性等，在焊接過程中同樣也不會使焊接物件發(fā)生變形現(xiàn)象，在經(jīng)過此項技術(shù)焊接后，也無需其焊后熱處理，使焊接過程變得簡單而又高效。比如在航空領(lǐng)域，用激光焊接鋁合金取代傳統(tǒng)的鉚接工藝，使飛機身重比以前約減輕了百分之二十，成本也得到了一定長度上的節(jié)約。將此項技術(shù)應用于航空領(lǐng)域，在當時也被稱為航空制造行業(yè)中的一大技術(shù)革命。此外，隨著激光焊接技術(shù)在機械制造行業(yè)中的廣泛應用，也極大提升了機械制造產(chǎn)品質(zhì)量，使其性能得到了更多的保障，對我國機械制造行業(yè)發(fā)展有著促進性的作用。

（三）激光熔覆技術(shù)

激光熔覆技術(shù)是將粉末狀熔覆物置于基體表面，然后通過激光束，使粉末材料與基體表面在極短時間內(nèi)得到融合，然后在基體外表面形成一層薄膜，這層膜使基體外表耐高溫、耐腐蝕等性能得到了顯著提升，使基體可以使用更長時間，不必頻繁更換，節(jié)省更換時間不說，還節(jié)省制造成本。對激光熔覆技術(shù)來說，它不會傷及物件本層結(jié)構(gòu)與其本身性能，并在此技術(shù)之下，熔覆層還能夠與基體充分融合，從而有效提高基體外表的綜合性能。目前此種技術(shù)主要被用來修復產(chǎn)品表面破損變表面，比如可以提高汽車表面的耐腐蝕性和耐磨損性。另外，此項技術(shù)還可以用于內(nèi)燃機的閥門和閥座的密封面，水、氣或蒸汽分離器的激光熔覆等領(lǐng)域，同樣可以提高其外表硬度、耐磨性以及耐高溫等性能，有效延長這些零件或設(shè)備的運行壽命，節(jié)約制造能源。

（四）激光增材加工技術(shù)

此項技術(shù)誕生于二十世紀八十年代后期的美國，簡稱AM，是一種與傳統(tǒng)材料“去除型”加工方法，通過增加材料、基于CAD模型數(shù)據(jù)，通常采用逐層制造方式，直接制造與相應數(shù)學模型完全一致的三維物理實體模型的制造方法。增材制造技術(shù)因其采用的成型方法和使用的成型材料以及依靠的凝結(jié)熱源不同，主要分為分層實體制造工藝技術(shù)（LOM）、立體光刻工藝技術(shù)（SLA）、選擇性激光燒結(jié)工藝技術(shù)（SLS）、熔融沉積成型工藝技術(shù)（FDM）。在這其中SLS技術(shù)運用比較多，但是自身也存在著一定的缺點，比如所用的金屬材料是經(jīng)過處理的與低熔點金屬或者高分子材料的混合粉末，在加工的過程中低熔點的材料熔化但高熔點的金屬粉末是不熔化的。利用被熔化的材料實現(xiàn)黏結(jié)成型，所以實體存在孔隙，力學性能差，要使用時還要經(jīng)過高溫重熔，其過程比較繁瑣，不易掌控。因此，目前比較偏向于應用名稱相仿，其原理也大致相仿的選擇性激光熔化工藝技術(shù)，即SLM，此種技術(shù)是SLS技術(shù)的一種延伸技術(shù)，相比SLS技術(shù)來說也是一種新技術(shù)，這兩種技術(shù)運用方法一致，但是其最大的區(qū)別在于，SLM技術(shù)使用金屬粉末代替SLS技術(shù)中的高分子聚合物作為粘結(jié)劑，一步直接形成多孔性低的成品，也不需要像SLS技術(shù)中需要滲透，此種技術(shù)方法運用于復雜工件制造中，可以使其制造過程變得簡便而又快捷，制造速度也會比以往更快，質(zhì)量更加有保證。

（五）激光表面熱處理技術(shù)

利用激光束高能量產(chǎn)生的熱效應對金屬材料表面進行熱處理的一項新技術(shù)。此技術(shù)是利用激光照射零件表面，可加熱至臨界相變溫度以上，移去激光束后，該表面迅速冷卻自行淬火。這在提高金屬表面的耐磨性、耐腐蝕性、耐疲勞性和沖擊性等方面，都有所成效。這種技術(shù)處理特點是加熱速度快、溫度高、無氧化、變形小，晶粒超細化、疲勞強度高，可以實現(xiàn)自冷淬火，特別適用于局部熱處理，如尺寸很小的工件、不通孔的底部等以及用普通熱處理加熱很難實現(xiàn)的部位，目前被廣泛應用于汽車行業(yè)，特別是汽車上的關(guān)鍵零件，比如缸體、鋁活塞環(huán)槽等。在大型機車制造業(yè)中，激光熱處理的應用，主要用于機車大型曲軸、機車柴油機缸套和機車主簧片中。

結(jié)語

綜上所述，隨著科技的不斷進步，各行各業(yè)為了滿足社會時代發(fā)展的需要，都積極引進了先進技術(shù)，并將其應用于實踐中，促進了行業(yè)的發(fā)展，同時也找到了行業(yè)發(fā)展的方向，機械制造行業(yè)也是如此，將激光技術(shù)應用于制造加工中，提高了機械制造效率，保證了機械制造產(chǎn)品質(zhì)量。激光加工技術(shù)有很多種，上述文章中也對其中的幾種進行了一些詳細分析，闡明了其各自的特點，并且這些技術(shù)在機械制造領(lǐng)域得到了廣泛的應用。這些技術(shù)本身各有特性，要想在實際機械制造中得到充分性的利用，還是需要對其進行進一步深入性的研究，挖掘其潛在的性能，進而推動我國機械制造行業(yè)的快速發(fā)展。

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