激光加工技术在机械制造中的应用

赵明强

摘要：随着科学技术的不断发展，越来越多的新技术被应用在了机械制造中，其中激光加工技术为机械制造行业提供了优秀的技术支持，在机械制造中应用激光加工技术主要是通过使用高功率的激光光束来对机械零部件进行处理，例如切割、焊接以及打孔等操作，本文对激光加工技术在机械制造业中的应用的优势进行阐述，并对机械制造业中激光加工的应用情况和特点进行分析。

关键词：激光加工技术；机械制造；应用

作为一种新型高科技技术，激光具有亮度高、方向性好、高单色性和高相干性的特点，随着大功率激光器件的发展，C02激光器的最大功率可达45kW，能量密度达10}8J"cmri z，高功率半导体激光器的效率可达3050%，使用寿命5000-10000h，随着激光加工技术的不断发展和完善，为机械制造业带来了很大的改变，在机械制造业中的很多项目中都发挥着重要的作用，也为提升机械制造业产品质量提供了非常重要的帮助，根据加工要求的不同，可以将激光加工划分为激光热加工和光化学反应加工，通过利用激光的热效应或者光子高能高密度的特性来完成加工，这样对于提升机械制造业的工作效率、增加机械制造企业经济效益都有着重要的意义。

一、激光加工技术的优势

作为一种新型高科技技术，激光加工被广泛引用在工业加工业中对零部件的切割、焊接、热处理、打孔等加工过程中，由于激光高热能、光子密度高、方向性可控等优秀的特性，使得机械制造业中通过应用激光加工技术，可以实现一些传统加工方法无法实现的加工效果。由于激光光束本身并不具备实体，所以在加工的过程中并不会像传统加工方法一样产生磨损，而且由于激光发射器可以直接调节激光光束的能量大小、移动方向以及移动速度，所以整个激光加工的过程可以更好的满足实际加工要求，有效的降低了磨损方面的成本，同时还可提高工作效率。由于激光光束的能量密度在加工过程中会一直处在一个高度集中的状态，所以对于零部件的加工速度是非常快的，而且对于需要加工的高硬度或者高脆性等难以加工的材料部位并不会出现破坏材料的情况，同时由于激光光束的能量密度高，光束大小可控，所以在加工過程中并不会出现对材料其他区域产生影响，例如热变形等，对于材料的损耗减少和加工质量的提升都有非常大的帮助。

二、激光加工技术在机械制造业中的应用

（一）激光切割

激光切割是激光加工技术中应用非常广泛的一种技术，主要原理在于通过形成高功率高密度的激光光束来照射需要加工的材料或部件，让材料接受激光光束照射的位置迅速高温气化，从而达到切割的目的。这样可以使得激光切割更好的应用在一些硬度或者脆性非常高的材料商，同时由于激光切割过程通常是在一瞬间完成的，所以对于材料的影响非常小，切割面也非常整洁光华，可以完成一些精细的切割工作。对于机械制造企业来说，应用激光切割不会出现刀具磨损和易于自动化控制的特点也可以更好的提升企业的生产效率和经济效益，是一种一举多得的加工技术。

（二）激光焊接

激光焊接的原理是通过激光束聚焦到一个合理的程度后，通过对材料或零部件的照射使其升温熔化，再冷却完成焊接过程。通过利用激光光束升温迅速的特点，可以更好的完成对一些熔点比较高的材料的焊接工作，同时由于激光聚焦后照射面积非常小，所以在焊接的过程中对于非焊接区的热影响也非常小，不容易引起材料变形，而且可以通过控制激光光束的移动速度来控制焊接过程，方便进行一些精细焊接的工作，使得焊接点的结构更加均匀，焊接效果更加完美。目前有许多粉末冶金企业和汽车加工企业都对激光焊接有着非常广泛的应用，并且取得了很好的效果。

（三）激光表面热处理

激光热处理在很多加工过程中都有着不同程度的应用，例如激光相变硬化技术、激光涂覆技术、激光合金化技术以及激光冲击强化技术等。进行激光热处理的原理是通过使用高功率高密度的激光光束对金属表面进行处理，从而改变金属材料的机械性能、耐热性或耐腐蚀性等重要特质，与传统的热处理加工技术相比，激光热处理技术拥有无需外加材料皆可以达到良好的处理效果，处理材料不易变形等优势，同时由于激光光束的可控性非常强，使得激光热处理技术的应用范围非常广泛，处理方式也更加多样化。通过这些优势，激光热处理技术可以更好的完成一些传统热处理技术不易解决的热处理工作，因而受到了机械制造业的广泛的认可，在很多领域中都有着广泛的应用。

（四）激光快速成型

在过去，传统的成型技术通常会采用去除法或者模具成型法来进行成型工作，而激光快速成型法可以根据计算机中设计好的零部件模型图直接制造出相应的模型，有效的避免了传统成型技术中复杂的切削过程，保证模型精度的同时还可以大幅度的缩短模型成型时间，节省模型制造费用。尤其是对于一些精度较高，结构较为复杂的模型，通过激光快速成型技术可以很好的满足模型需要，也正因如此，激光快速成型技术在航天航空、电子以及汽车制造等行业中应用非常广泛

三、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。

四、结语

随着科学的不断发展和社会的不断进步，使用单位对于机械制造业的产品有着越来越高的要求，在这样的情况下，激光切割、激光焊接、激光熔覆、激光增材制造、激光打孔、激光打标、激光表面热处理等激光加工技术在机械制造中得到了广泛的应用，单而随着激光技术的不断进步，激光器和激光加工技术必然有着更加优秀的前景。

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