机械制造中使用激光加工的应用介绍

杨皓天+万腾+刘瑶

摘要：激光加工技术近年来的发展速度很快，其在各行各业都有广泛的涉及。近年来，激光加工在机械制造领域的应用日益广泛，激光加工以其特有的优势，为机械加工提供了强有力的技术支持，并解决了很多的加工技术难题。

关键词：激光加工；机械制造；应用；优势

中图分类号：TN249文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.11.008

工业生产加工技术是国家科技发展水平的代表，机械制造业的良好发展能给各行各业带来积极的促进作用，而如今科学水平和技术水平仍然是我国工业发展的主要制约因素，而我国的工业想要发展就需要制造业开发和引进更多新的先进技术，激光加工技术作为新型加工手段应用于制造业，有利于提高机械制造行业整体的技术水平，给我国的机械设计、制造工艺以及加工观念带来巨大的改变，激光加工可以以独特的方式完成普通机械加工难以完成的成型及精密加工作业，为工业中关键精密部件的生产提供了有力支持，将成为未来工业加工技术发展不可或缺的方式。

1使用激光加工機械零件的优势

在机械加工行业中最常见的加工材料即为钢材，无论是型材还是板材，采用先进的激光加工技术进行加工都比传统的机械加工方式有更明显的优势，其主要表现如下：

（1） 采用激光加工所获得的零件尺寸精度更高，相对于等离子加工或手工加工而言，激光加工能够快速的获得需要的零件形状及尺寸，其尺寸精度能控制在0.1 mm以内，且采用激光加工的零件断面效果好，表面光滑，方便拼接及较精密的配合，而且不需要打磨及其他处理即可进行焊接作业。

（2） 从长久效益来看，激光加工相对于传统的机械加工成本更低，尽管购置激光加工机的成本较高，但在后期的使用过程中，激光加工机就会体现出加工速度快、能耗低、零件合格率高，且寿命长、维修成本低的特点，这都是等离子切割机及其他机械加工所难以达到的。

（3） 激光加工不仅能用于零件的成型加工，其在金属表面热处理、金属激光焊接、金属表面精加工等众多方面都发挥着重要且高效的作用，为提高生产效率和生产质量、开发新工艺、提升机械设计能力及创新能力提供了有力保证。

2机械制造中激光加工的形式与种类

激光加工在机械行业中的作用很多，下面主要介绍常见的激光加工及处理方式。

2.1激光切割加工技术

激光切割加工技术是利用聚焦后的高功率密度光束来照射工件，被照射的工件大量的吸收了激光的能量，导致局部温度快速升高，当材料表面出现了熔化及气化现象时，将氧气吹入以起到助燃的作用，此时激光束与工件产生一定速度的相对运动，工件上也就形成了切缝。此外吹气还能将熔渣除走以起到保护和冷却镜头的作用。为提高工件材料对激光的吸收系数，在激光加工之前应对工件表面涂黑色墨汁进行黑化处理。通过激光切割制作的零件具有切割断面光洁、表面应力小、热影响范围小、加工速度快、易于加工复杂的平面形状等优点，且能够切割特脆、特硬以及特软的材料。

2.2激光热处理技术

采用激光对零件的表面进行淬火处理，主要是利用激光能够快速的对需要热处理的零件表面进行扫描，导致零件表面一定范围内的极薄厚度层因吸收激光的能量而温度快速上升，再利用金属对热能传导快的优良特性，表面所吸收的大量热量会快速的传导至零件的其他部位，进而在极短的时间内完成零件的自冷淬火，进而达到零件表面硬化处理的目的。此技术在我国主要应用于汽车发动机缸体修复领域，近年来很多激光淬火生产线纷纷建立，但应用的范围还比较局限，没有大范围的发展起来。

2.3激光焊接技术

激光焊接以激光束为焊接能源，光束直接打在焊接接缝处，是熔融焊接的一种。在激光焊接过程中，激光束可以通过镜子等光学元件进行引导，完成指定路径后再通过聚焦镜头将光束投射到焊缝上。激光焊接属于非接触性焊接，在焊接过程中不需要对焊接件施加额外的压力，但在焊接过程中应使用惰性气体以防止熔化金属氧化。激光焊接的特点是能够将焊接所需要的能量降低到最小值，对被焊接件的金相变化范围产生的热影响小，不易产生焊接变形，整个过程对焊接机具的损耗很小。激光束由于可被光学元件引导路径，因此可将其放置在与工件适当距离之处，通过路径引导完成一些普通焊接空间上难以完成的任务，激光焊接可加工的材质范围很大，可以对两种不同材质的材料进行焊接。

2.4激光珩磨技术

激光珩磨技术主要是应用到汽缸缸体加工领域的一项新技术，它主要是利用高能量的激光束，在汽缸内壁上进行微观几何的加工，以达到汽缸内壁润滑性能的要求，以保证在有润滑油的工作情况下，能够稳定的形成具有一定厚度的动态油膜。激光珩磨技术对零件内壁的加工时间段，工件所产生的热应力小，且采用非接触式加工，避免了传统加工过程中刀具损耗及断裂等问题，且激光珩磨可以在表面的微观结构上形成与性能相匹配规则的储油沟槽，能够很大程度的延长零件的使用寿命。

3结束语

近年来，随着我国工业技术的不断发展，激光加工技术在我国工业领域也得到了较为广泛的应用，其能耗低、精确度高、对加工工件热影响低以及效率高等优点，得到了业内界的广泛认可。随着激光加工技术及工艺的不断进步，对我国机械加工领域的帮助也会越来越大，发展前景及实际意义不可估量。

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