機械制造下使用激光加工的介紹
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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，為機械加工提供了強有力的技術(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;機械制造;應(yīng)用;優(yōu)勢
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)和引進更多新的先進技術(shù)，激光加工技術(shù)作為新型加工手段應(yīng)用于制造業(yè)，有利于提高機械制造行業(yè)整體的技術(shù)水平，給我國的機械設(shè)計、制造工藝以及加工觀念帶來巨大的改變，激光加工可以以獨特的方式完成普通機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。
在機械加工行業(yè)中最常見的加工材料即為鋼材，無論是型材還是板材，采用先進的激光加工技術(shù)進行加工都比傳統(tǒng)的機械加工方式有更明顯的優(yōu)勢，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0．1mm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行焊接作業(yè)。(2)從長久效益來看，激光加工相對于傳統(tǒng)的機械加工成本更低，盡管購置激光加工機的成本較高，但在后期的使用過程中，激光加工機就會體現(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，這都是等離子切割機及其他機械加工所難以達到的。(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、提升機械設(shè)計能力及創(chuàng)新能力提供了有力保證。
2機械制造中激光加工的形式與種類
激光加工在機械行業(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，當材料表面出現(xiàn)了熔化及氣化現(xiàn)象時，將氧氣吹入以起到助燃的作用，此時激光束與工件產(chǎn)生一定速度的相對運動，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和冷卻鏡頭的作用。為提高工件材料對激光的吸收系數(shù)，在激光加工之前應(yīng)對工件表面涂黑色墨汁進行黑化處理。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，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)
采用激光對零件的表面進行淬火處理，主要是利用激光能夠快速的對需要熱處理的零件表面進行掃描，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，再利用金屬對熱能傳導(dǎo)快的優(yōu)良特性，表面所吸收的大量熱量會快速的傳導(dǎo)至零件的其他部位，進而在極短的時間內(nèi)完成零件的自冷淬火，進而達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)動機缸體修復(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。激光焊接的特點是能夠?qū)⒑附铀枰哪芰拷档偷阶钚≈?，對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，整個過程對焊接機具的損耗很小。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，可以對兩種不同材質(zhì)的材料進行焊接。
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)壁上進行微觀幾何的加工，以達到汽缸內(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態(tài)油膜。激光珩磨技術(shù)對零件內(nèi)壁的加工時間段，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、對加工工件熱影響低以及效率高等優(yōu)點，得到了業(yè)內(nèi)界的廣泛認可。隨著激光加工技術(shù)及工藝的不斷進步，對我國機械加工領(lǐng)域的幫助也會越來越大，發(fā)展前景及實際意義不可估量。
作者:楊皓天 萬騰 劉瑤 單位:白城師范學(xué)院 國網(wǎng)吉林省電力有限公司通化供電公司
