機(jī)械制造中使用激光加工的應(yīng)用介紹

楊皓天+萬騰+劉瑤

摘要：激光加工技術(shù)近年來的發(fā)展速度很快，其在各行各業(yè)都有廣泛的涉及。近年來，激光加工在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，激光加工以其特有的優(yōu)勢(shì)，為機(jī)械加工提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，并解決了很多的加工技術(shù)難題。

關(guān)鍵詞：激光加工；機(jī)械制造；應(yīng)用；優(yōu)勢(shì)

中圖分類號(hào)：TN249文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.11.008

工業(yè)生產(chǎn)加工技術(shù)是國家科技發(fā)展水平的代表，機(jī)械制造業(yè)的良好發(fā)展能給各行各業(yè)帶來積極的促進(jìn)作用，而如今科學(xué)水平和技術(shù)水平仍然是我國工業(yè)發(fā)展的主要制約因素，而我國的工業(yè)想要發(fā)展就需要制造業(yè)開發(fā)和引進(jìn)更多新的先進(jìn)技術(shù)，激光加工技術(shù)作為新型加工手段應(yīng)用于制造業(yè)，有利于提高機(jī)械制造行業(yè)整體的技術(shù)水平，給我國的機(jī)械設(shè)計(jì)、制造工藝以及加工觀念帶來巨大的改變，激光加工可以以獨(dú)特的方式完成普通機(jī)械加工難以完成的成型及精密加工作業(yè)，為工業(yè)中關(guān)鍵精密部件的生產(chǎn)提供了有力支持，將成為未來工業(yè)加工技術(shù)發(fā)展不可或缺的方式。

1使用激光加工機(jī)械零件的優(yōu)勢(shì)

在機(jī)械加工行業(yè)中最常見的加工材料即為鋼材，無論是型材還是板材，采用先進(jìn)的激光加工技術(shù)進(jìn)行加工都比傳統(tǒng)的機(jī)械加工方式有更明顯的優(yōu)勢(shì)，其主要表現(xiàn)如下：

（1） 采用激光加工所獲得的零件尺寸精度更高，相對(duì)于等離子加工或手工加工而言，激光加工能夠快速的獲得需要的零件形狀及尺寸，其尺寸精度能控制在0.1 mm以內(nèi)，且采用激光加工的零件斷面效果好，表面光滑，方便拼接及較精密的配合，而且不需要打磨及其他處理即可進(jìn)行焊接作業(yè)。

（2） 從長久效益來看，激光加工相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械加工成本更低，盡管購置激光加工機(jī)的成本較高，但在后期的使用過程中，激光加工機(jī)就會(huì)體現(xiàn)出加工速度快、能耗低、零件合格率高，且壽命長、維修成本低的特點(diǎn)，這都是等離子切割機(jī)及其他機(jī)械加工所難以達(dá)到的。

（3） 激光加工不僅能用于零件的成型加工，其在金屬表面熱處理、金屬激光焊接、金屬表面精加工等眾多方面都發(fā)揮著重要且高效的作用，為提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量、開發(fā)新工藝、提升機(jī)械設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)新能力提供了有力保證。

2機(jī)械制造中激光加工的形式與種類

激光加工在機(jī)械行業(yè)中的作用很多，下面主要介紹常見的激光加工及處理方式。

2.1激光切割加工技術(shù)

激光切割加工技術(shù)是利用聚焦后的高功率密度光束來照射工件，被照射的工件大量的吸收了激光的能量，導(dǎo)致局部溫度快速升高，當(dāng)材料表面出現(xiàn)了熔化及氣化現(xiàn)象時(shí)，將氧氣吹入以起到助燃的作用，此時(shí)激光束與工件產(chǎn)生一定速度的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，工件上也就形成了切縫。此外吹氣還能將熔渣除走以起到保護(hù)和冷卻鏡頭的作用。為提高工件材料對(duì)激光的吸收系數(shù)，在激光加工之前應(yīng)對(duì)工件表面涂黑色墨汁進(jìn)行黑化處理。通過激光切割制作的零件具有切割斷面光潔、表面應(yīng)力小、熱影響范圍小、加工速度快、易于加工復(fù)雜的平面形狀等優(yōu)點(diǎn)，且能夠切割特脆、特硬以及特軟的材料。

2.2激光熱處理技術(shù)

采用激光對(duì)零件的表面進(jìn)行淬火處理，主要是利用激光能夠快速的對(duì)需要熱處理的零件表面進(jìn)行掃描，導(dǎo)致零件表面一定范圍內(nèi)的極薄厚度層因吸收激光的能量而溫度快速上升，再利用金屬對(duì)熱能傳導(dǎo)快的優(yōu)良特性，表面所吸收的大量熱量會(huì)快速的傳導(dǎo)至零件的其他部位，進(jìn)而在極短的時(shí)間內(nèi)完成零件的自冷淬火，進(jìn)而達(dá)到零件表面硬化處理的目的。此技術(shù)在我國主要應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體修復(fù)領(lǐng)域，近年來很多激光淬火生產(chǎn)線紛紛建立，但應(yīng)用的范圍還比較局限，沒有大范圍的發(fā)展起來。

2.3激光焊接技術(shù)

激光焊接以激光束為焊接能源，光束直接打在焊接接縫處，是熔融焊接的一種。在激光焊接過程中，激光束可以通過鏡子等光學(xué)元件進(jìn)行引導(dǎo)，完成指定路徑后再通過聚焦鏡頭將光束投射到焊縫上。激光焊接屬于非接觸性焊接，在焊接過程中不需要對(duì)焊接件施加額外的壓力，但在焊接過程中應(yīng)使用惰性氣體以防止熔化金屬氧化。激光焊接的特點(diǎn)是能夠?qū)⒑附铀枰哪芰拷档偷阶钚≈?，?duì)被焊接件的金相變化范圍產(chǎn)生的熱影響小，不易產(chǎn)生焊接變形，整個(gè)過程對(duì)焊接機(jī)具的損耗很小。激光束由于可被光學(xué)元件引導(dǎo)路徑，因此可將其放置在與工件適當(dāng)距離之處，通過路徑引導(dǎo)完成一些普通焊接空間上難以完成的任務(wù)，激光焊接可加工的材質(zhì)范圍很大，可以對(duì)兩種不同材質(zhì)的材料進(jìn)行焊接。

2.4激光珩磨技術(shù)

激光珩磨技術(shù)主要是應(yīng)用到汽缸缸體加工領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)，它主要是利用高能量的激光束，在汽缸內(nèi)壁上進(jìn)行微觀幾何的加工，以達(dá)到汽缸內(nèi)壁潤滑性能的要求，以保證在有潤滑油的工作情況下，能夠穩(wěn)定的形成具有一定厚度的動(dòng)態(tài)油膜。激光珩磨技術(shù)對(duì)零件內(nèi)壁的加工時(shí)間段，工件所產(chǎn)生的熱應(yīng)力小，且采用非接觸式加工，避免了傳統(tǒng)加工過程中刀具損耗及斷裂等問題，且激光珩磨可以在表面的微觀結(jié)構(gòu)上形成與性能相匹配規(guī)則的儲(chǔ)油溝槽，能夠很大程度的延長零件的使用壽命。

3結(jié)束語

近年來，隨著我國工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，激光加工技術(shù)在我國工業(yè)領(lǐng)域也得到了較為廣泛的應(yīng)用，其能耗低、精確度高、對(duì)加工工件熱影響低以及效率高等優(yōu)點(diǎn)，得到了業(yè)內(nèi)界的廣泛認(rèn)可。隨著激光加工技術(shù)及工藝的不斷進(jìn)步，對(duì)我國機(jī)械加工領(lǐng)域的幫助也會(huì)越來越大，發(fā)展前景及實(shí)際意義不可估量。

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