机械加工业应用激光加工技术的分析

机械加工业应用激光加工技术的分析

霍健,张淞

航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司

黑龙江 哈尔滨 150066

摘要：我国发展过程中，激光加工技术的推动作用很大。激光加工技术应用于国防建设、房屋建筑、水利建设、矿山能源建设等各个领域，我国的工程机械制造行业规模不断扩展，逐步在世界舞台中占据一定地位，但是距离机械强国还是有一定差距的，对此，相关技术人才吸引国外先进技术的同时，还要不断进行自身技术能力的研究，其中激光加工技术的应用，大大提高了我国机械制造业的技术水平。

关键词：机械制造；激光加工技术；应用

引言

激光加工技术作为一种新的光电子技术，受到世界各国的广泛推崇，它与原子能、计算机以及半导体并称为20世纪四大发明，是人类文明进步的一项重要标志。在各行各业的应用过程中起到了非常重要的作用，本篇论文对激光加工技术的含义及其在各行业的应用现状进行了分析，让人们对这一新技术有了更新的认识，从而提高对此项技术的重视。

1.激光加工技术的优势

激光加工技术与传统的机械制造加工技术相比，具有以下显著优势：①将激光应用于机械制造加工过程中，其最明显的优势就在于激光的功率比较大，所以材料能够吸收激光的热量之后，在短时间内被迅速的融化和变形，从而改变材料的形态，提高工件加工的效率，而且激光加工的高热量，也能够对一些密度和强度较高的材料进行加工；②激光加工的过程中，激光头与工件不会产生直接的接触，而是距离工件有一定的位置，所以在加工的过程中，二者不会发生磨损；③激光加工技术的加工范围比较广，能够对静态和动态的工件都进行加工操作，对于一些被密封的物件也能够进行加工；④在激光加工技术的应用过程中，整个加工过程是通过计算机系统进行操控的，整个加工过程的自动化水平比较高，所以在加工时能够保证加工的精确度，减少加工的失误，所以该技术可以被应用于机械精密加工中；⑤激光加工技术在应用的过程中，可以通过机械操控的方式代替人为操控，提高整个加工过程的自动化水平，所以在机械制造的过程中，利用激光加工技术可以在困难情况下进行工件的加工。

2.激光加工技术的特点

2.1激光加工技术在机械制造中的主要特点

（1）功率大，能够适用于各种新型材料，只要吸收了足够的激光热量，便可在短时间内变化材料的形态。激光头与加工件不会直接接触，因此不会产生磨损问题。（2）加工操作不受工件动静态的限制，即便是被密封的材料，也可以进行加工。（3）材料的激光加工全程受电子计算机控制，激光束更加准确，机械加工也更加精密，实现了自动化操作。（4）激光加工不受外界环境的影响，机械化操控能够弥补人为操作的不足之处，确保加工工作的顺利开展。

2.2激光加工技术的干扰因素

（1）激光的照射时间和输出功率都会直接影响到激光加工技术，一般情况下，激光输出功率越大，照射时间越长，工件能量也会随之加大。如果固定焦点位置，激光加工孔还会有一定程度上的增大。激光能量需要发散，由照射时间决定，如果时间过短，导致能量过密，从而拉低了激光的使用效率。

（2）在聚焦物镜的作用下，焦距与发散角就会发生功率反应，此时焦面上的光斑直径决定了激光的功率密度，密度大，表现为打孔深而小。

3.激光加工技术在机械加工工业中的应用

3.1在农机制造中的应用

激光快速成型技术是与计算机技术高度结合的一种新型制造技术，其技术原理是通过将三维数据转化为实体模型，采用液态光敏数值材料，在激光紫外光波能量的凝固作用下，最终形成固体工材料的过程。激光快速成型技术，首先需要将制造的模型数据编入计算机程序，并由计算机控制光路系统控制激光器输出的光束，同时经过扫描与刻画，将模型数据反映在模型材料上。在激光成型过程中，激光的光速所到之处，模型由液体逐渐变为固体，计算机辅助完成模型的扫描与刻画，逐层固化光敏聚合材料，堆积为样件后成为工件的具体模型。激光快速成型技术综合运用了激光、激光、CAM、CNC、CAD、新材料和精密伺服驱动等技术，与传统的农机制造技术相比，拥有及爱好的互换性和复制性，成本较低，制造周期较短。与激光切割技术一样，激光快速成型技术也是非接触加工制作，不留传统模型制作的残余力难题，采用无噪声和切割的工具，有利于环境保护。激光快速成型可完成快速的模具铸造，尤其适用于新产品的零件制作生产。根据有关研究显示，将激光快速成型技术应用于农机模具制造中，可使制造费用降低1/2以上，缩短生产周期的80%，对提高农机制造企业的核心竞争力大有裨益。

3.2在轨道车辆制造中的应用

城市轨道车辆制造厂商已大量使用激光切割技术，其加工的产品有很多，如车体、内装板材、转向架，常选用二维平面切割。激光可以加工出高精度、高切割断面质量的零件外形、轮廓和孔。固体(或CO2)激光切割机通常适用于碳合金钢、不锈钢，同时也适用于铝合金板，可达到理想断面加工质量和切割速度。

城市轨道车辆制造中，三维激光切割技术方兴未艾。其主要进行了各种三维冲压件的切割、割孔，除了配置机械手、光纤激光、实时监控外，还配置有除尘系统、交换工作台、封闭切割间。解决了复杂工件的三维切割，代替落后的无齿具、手工等离子切割工艺，改善质量、减小污染。在城市轨道车辆制造中对大长件，尤其是组成部件后加工，起到了改善切割能力和提高质量的作用。激光切割技术随着多元需求和先进制造的要求，正一步步完善和创新，一批批现代的技术和装备发展起来。

3.3在船舶制造中的应用

常用的船体结构钢有一般强度钢（A、B、D、E级），高强度钢（AH32、DH32、EH32、AH36、DH36、EH36级）等，其中以T型结构、三明治型结构船用结构件的焊接居多，并且在船身建造过程中，一般强度船体结构钢使用量所占比例约为50%，其中70%的焊接接头是T型接头。目前，国内造船企业采用的焊接方式主要有焊条电弧焊、埋弧焊和CO2气体保护焊等传统焊接方法。随着船舶轻量化，制造工业的绿色化、高效化发展，传统焊接方法在焊接速度、焊缝质量及生产成本等方面均不能满足现代船舶制造自动化的发展趋势。激光电弧复合焊在T型结构件、三明治板的焊接应用中，不仅提高了焊接效率，降低了单纯激光焊对工件装配精度要求，而且使高速焊接过程中的电弧更加稳定，焊缝更深、焊接速度及焊缝质量均得到了提高。此外，激光电弧的耦合作用有效改善了单一热源焊接中如烧穿、咬边以及气孔等缺陷。

4.激光加工技术的发展趋势

激光加工是一门21世纪发展极快的制造新技术，各国政府和工业部门都非常重视激光器和激光加工技术设备的发展。中国政府一直将激光作为“先进制造技术”列为国家重点发展项目。面对日益增长的巨大激光加工应用市场和国际竞争新格局，中国的激光和激光技术产业必将有一个大的发展，激光加工技术的发展，具有非常辽阔的市场远景，在国民经济和工业发展中发挥着日益重要的作用。激光加工有着传统机械加工不具备的某些优点，它的应用也越来越广泛。

5.结束语

激光加工技术作为一种新型的加工技术，在工程机械制造业中起到了极为重要的作用，它的高效率、高品质、低消耗、环保等优点更加适用于现代化的加工制造业，逐渐取代了一些传统的加工技术，并成为机械工程制造业技术发展的一种趋势，适用于高效自动化的加工设备，已经成为企业经济发展的重要技术手段，对此，相关技术工作者应该为我国工程机械制造业的发展注入新的力量，进而推动经济发展。

参考文献：

[1]杨立军,孔宪俊,王扬,丁烨,张宏志,迟关心.激光微孔加工技术及应用[J].航空制造技术,2016,19:32-38.

[2]崔莉.激光加工技术在农业机械制造中的应用研究[J].科技创新与应用,2016(31):126.

[3]刘晓婉.激光加工技术的研究发展现状[J].中国新技术新产品,2016,18:54-55.