激光加工技术在工程机械制造中的应用

丁明春

摘  要：激光加工技術作为一项新兴技术，被广泛地应用在农机机械，工业机械等领域。现代激光制造加工技术更符合新时代，新能源，新科技的理念。激光加工技术具备易操作，高柔性，高效率的特性，相比传统模式其可适应性更强、可靠性更强、可控性更强，而且其产品使用寿命更长，加工过程更为简便，精确，完整。该文讨论了我国现代激光加工技术现状及其未来发展趋势，希冀在提高操作安全性，提升工件质量的基础上，在智能化、自动化方面有更好的发展。

关键词：激光加工;机械制造;前景应用

中图分类号：TN249            文献标志码：A

0 引言

近些年，各项新兴技术在工程制造加工领域涌现，而激光加工技术作为国际较为认可的一种先进加工制作技术，对于我国现代较为落后的工程制造业来说具有着相当重要的意义。

1 现代激光制造加工技术

现代工程制造业所使用的激光加工技术是采用大功率激光电源，以“光能源”与“光工具”作为主要加工模式对传统的机械制造材料进行加工，同时提高整个工程流水线的工作效率，引领现代机械加工制造行业进入激光制造时期。相比传统切割、焊接、热处理工艺，激光制作提升了传统制造业的技术上限，带来新的技术变革，它可以解决现代高精度要求的材料加工，且具备易于操作，高柔性，高效率等特点。

其次与传统制作工艺相比，激光加工技术对能源的使用效率更为有效，更为符合现代新时代，新能源，新科技的理念。例如在现代高端汽车精密器件制造，航空航天材料高要求部件加工过程中，激光加工技术被广泛应用。

目前我国的工程制造业因规模庞大，已经在全球制造业占据一席之地，但论起整体工程制造业水平，我国仍然称不上是工程制造强国。因此需要开发更多的高新技术，提高现代制作业效率，提高产品的设计能力创新能力，而激光加工技术作为我国现代工程制造加工技术中较为重要的一环，毫无疑问，谁先掌握了这门关键的技术，谁就能在国内与国际的竞争中占据更多的市场份额。

2 现代激光制造加工技术在工程制造业中的应用探讨

2.1 激光加工技术的的特性

在现代工程制造业中，切割，打标，焊接是必不可少的流程，而传统的焊接模式如电弧焊，依然是现在的工程制造业制造的主要焊接模式，但这种焊接模式所带来的弊端也是显而易见，传统电弧焊更容易造成焊接的变形，使工程量从原先的焊接拼接变成焊接拼接与其后的焊接矫型工作，例如在推土机的机架进行焊接的过程中，使用传统的电焊，虽然可以使得机架拼接部位焊接更为方便，但其后焊接矫型工作更加费时费力，甚至一些大型挖掘机推土机的机架焊接矫型的工作量要远多于焊接工作量，且因为电焊具备一定的不确定性，其焊接质量也难以保证，有时候可能会存在一些空焊，使焊接处牢固性下降，除此之外，现代机械切割，传统打标，热处理也有着各自的缺点。而激光制作工艺相比较传统技术最显著的特点是可适应性强，可靠性强，可控性强。下面以焊接为例。

可适应性强是指激光焊接相比较传统电焊模式应用材料范围更广，它具备功率密度高、热量缩小、影响范围小和焊接变形小等诸多的优点，这使激光焊接能够应用在更多的焊接场合中，例如上面的推土机挖掘机机架焊接，使用激光焊接，相比较传统焊接就不容易导致机架焊接过后出现变形情况，进而降低整个矫型的时间。

可靠性强是指激光焊接相较于传统电焊，在焊接的质量上，比起传统焊接要更为可靠，在焊接一些关键部位的航天航空材料，例如火箭发射器上面的一些外壳，助推器上面的机架，激光焊接相比较电焊接，焊接过后的部件牢固性，坚固性，都得到了一定程度的提升，与此同时我国哈工大、上海交大等激光加工研究院，都对于激光焊接在厚钢板中的焊接工艺优化有一定的研究，例如哈工大与中国航天三院在研究期间分别使用了激光焊接技术，解决了我国在核潜艇及航空航天器上高强度厚板焊接难题，获得了很好的效果。

可控性强是指激光焊接在整个焊接的过程中更加具备控制性，它不像传统的焊接模式，对于工人的经验要求较高，激光焊接在焊接模式中只需要焊接设备处于正常工作状态，且前期编程无误，加工制造环境处于一个标准环境下，就可以使整个焊接工作处于精确可控类别，

此外激光加工技术作为现代加工技术中精密加工技术，它在加工过程中工件之间不必相互接触，不需要人为操作的介入，这些能保证一些精密元器件的加工准确率达到百分百，而反馈到主体，使用激光加工技术后的焊接产物，相较传统焊接模式，寿命更长更耐用。

2.2 现代激光焊接技术所注意的事项

在使用现代激光加工技术焊接材料的过程中，也有一定的注意事项，例如在采用汽化焊接技术时，根据工程施工需求要求，工程机械使用的变速器尺寸要与激光焊接的尺寸吻合，在激光焊接中不能将传统的变速器问题带入新的激光焊接过程中去。整个的焊接过程要保持简便，精确，完整。而对于具体材料所采用的激光焊接工艺有着不少注意事项。

例如在进行不锈钢加工过程中，如果在不锈钢材料边缘已经出现氧化，且加工部件对于氧化有要求的情况下，可以使用氮气，配上相关工艺，得到无氧化无质变的加工后器件，就不需要再进行另外的工序处理。再例如进行铜和黄铜2种材料的切割过程中，由于铜和黄铜本身都具备高反射性和强热导性，因此厚度在1 mm以下的黄铜采用的激光切割工艺是氮气切割，而厚度在2 mm以下的铜，则必须使用氧气切割，且在切割铜和黄铜这2种材料的过程中，切割激光系统必须要安装有反射吸收装置，否则切割具有高反射率的材料会损坏切割系统的光学组件。而对厚度6 mm以下的铝材质来说，用氧气切割会导致切割表面粗糙而坚硬，而使用氮气切割会使表面更为光滑，且高纯度铝非常难以切割，纯度越高的铝反射效率越高，因此与切割黄铜相似，只有在光纤切割机上面安装有反射吸收装置，才可以切割高纯度的铝材质。

2.3 激光切割技术未来的发展方向

现代激光制作加工技术与现代传统的切割焊接处理技术相比较，激光加工制造行业具备着诸多优势，例如技术人员可以将工件随意摆放，不需要进行人为的操作加工，提高了员工工作的安全性。此外在进行一些铝金合板的操作过程中，其速度要远远高于现在的机械切割速度。工件相比较原来，质量也得到显著提升。

激光切割技术只需要在前期制定好相应的切割模式与与模具，辅以计算机控制，就可以使程序自己执行，最后得到误差率近乎为零的加工部件，而在我国激光加工技术的起步还是较晚，相对发展较于西方和国际一流水平也有较大的差距，其中在一些关键性的技术例如激光电源等，我国仍然存在着诸多的不足以及缺陷，企业使用激光切割技术也仅限于小规模，精密性元器件切割，对于一些普遍的切割技术还是采用传统的机械切割焊接。因此激光制造加工技术的主要未来发展趋势是智能化，自动化。在未来切割焊接热处理必将成为一个整体，他们会在人工智能控制下进行统一化的流水线操作模式，而多功能的激光切割中心是未来机械制造的核心。

3 结语

终上所述，我国现在的机械制造业仍然存在着低效高耗技术水平低的情况，与国际的一流制造业水平，仍存在一定的差距，而作为现代机械制造行业的新型技术-激光加工处理，我国工程制造业必须要迎难而上，要投入大量资源进行技术探索与应用，从而开发一套适合我国现代机械制造业现状的激光加工处理技术，最终推动我国制造业快速发展。

参考文献

[1]姚红兵，李亚茹，高原，等.多棱镜激光扫描非球面透镜聚焦系统研究[J].电子科技，2015，28（11）：61-64.

[2]皇中位.浅谈机电自动化在工程机械制造中的应用[J].科技创新与应用，2015（26）：149.