无锡激光加工技术在机械制造中的应用研究

机械制造业在我国属于支柱产业，在社会经济发展中有着不可或缺的重要作用，它的发展潜力非常巨大，前景广阔。要想实现强国梦想，在世界发展中占有一席之地，相关机械制造企业应该自主创新，确保生产高质量的产品。自主创新的一个重要方面就是进行技术创新，这也包括激光加工技术这一公认的技术。持续改进与完善激光加工技术，即可有效促进机械制造业的发展。

1.激光加工技术的基本原理

激光加工技术是一种综合性加工技术，它融合了光学、电学、机械学等，在某种程度上可称之为新时代的加工技术，激光加工技术的出现与更新有力促进了机械制造业的进步 。激光的实质是一种光子束，它因原子 受到电流等能量的撞击而发生，集中射向一个方向并且具备的能量。光子和原子发生连锁反应能够出现非常高的能量，包含有非常高能量的这种激光束朝向工件的表面进行照射，结合计算机数控技术可组合而成加工设备，对机械进行自动化加工，通过高能的激光加工金属及非金属材料，对其实现切割、打孔及焊接等。激光加工技术加工制造机械产品的精度非常高，是机械制造行业里非常重要的技术。

2. 激光加工技术的优势

激光加工技术作为高精尖特的技术，在机械制造加工的很多方面均有广泛应用，并且应用前景广阔。激光加 工技术的优势主要有：激光加工具有较高的精度、材料利用率及加工效率，当然经济效益也高。利用价格30万元的激光切割机正常进行加工，一年半即可收回成本并盈利。激光以光源为能量介质，具备极快的加工速度。3G激光切 割机的加工速度更是毋庸置疑。激光加工有着很好的抗干扰性，不易被环境因素所左右，可保证加工零件的质量。激 光加工可有效利用材料，可比其它加工技术节约材料10%-30%。因为激光加工不用接触工件，所以能有效节约耗材，降低生产成本。激光加工适用材料非常多，既能加工金属材料，亦可加工非金属材料，并且能够实现直线、曲线 甚至异形图等不同形状的加工。

3. 激光切割技术的应用

激光切割技术是通过高能量密度的激光束以强光照射器件，照射温度极快升高，物料进行气化后，蒸汽在很短的时间里快速排放或熔化，辅助气体则帮助顺利排出液体，因而则产生相应狭缝。激光切割技术是工业材料主要的切割手段，激光器与数控技术也在持续发展。

激光设备在实施切割时，激光束能够聚焦为非常小的光点，将激光切割机的作用功率达到化，切割速度是非常快的，当然精度也相当高，同时，保证了工件不会发生变形情况。激光切割技术运用热切割实现操作，切割进行之 时受到影响的区域非常小，不会波及到较大的范围，也能够加工某些非金属材质。激光切割技术具备的能量很大，并且可以很方便地控制密度，同样也适用于局部操作。在汽车制造中，生产车身面板时应用激光三维切割更新原用的冲 压和修边模具，如此一来，新车开发好之后便可以速度投入生产，亦能大幅减少汽车的生产时间 。在机械制造企业中，日本将激光切割作为标准工艺，由此加快了新产品的开发，亦使产品质量得到提升，企业从而更具竞争 力。中国的一些机械制造企业也大力提倡并推广使用激光切割技术。激光切割技术在航空航天工业中也得到广泛应用，切割的零件有钛合金皮、发动机火焰筒、飞机架及钛合金薄壁机等。综合来看，大幅面激光切割机已经被全世界很多重工业企业所使用。

当前，对工程机械板材进行加工主要使用两种激光切割机：CO2激光切割机与光纤激光切割机。光纤激光的传播在光纤中进行，具有更好的通过性，能量束也非常高，而热影响却更小，会形成更窄的切割线，这样下料效率就会 高，也更能有效使用材料，更加降低板材下料时的热变形。

4. 激光焊接技术的应用

焊接技术是机械制造的关键性工艺，对产品的生产成本与周期都有重要影响。电弧焊这一传统的焊接方法存在使机械产品焊接变形的缺点，需要焊后矫形，耗费工时且质量不好保障。激光焊接具有多种功能，适应性与可靠性都很 强，它的功率密度高，热输入量不大，热影响区较窄，速度快而焊接变形小，很好达到自动化，焊接时并不接触工件。将激光焊接应用于机械制造，可增加焊缝强度，减少焊后矫正工作，外观结构。激光焊接在工程机械推土 机中有着广泛应用，并且对厚钢板进行激光焊接的工艺已得到优化。

将激光焊接齿轮技术应用于汽车变速器的加工，不但生产效率高且不会浪费原材料。激光焊接齿轮时，具有较窄的焊缝热影响区，强度大，焊缝有达到12:1的深宽比，焊缝的机械性能相当于甚至高于母材，这样就对齿轮传递较大转矩提供了保障；加热与冷却可以极快实现，焊接齿轮的变形可控制得很小，焊后齿轮不用再进行精加工；加工过程的稳定性与准确性都较高，并且速度也快，异种材料也可进行焊接 。激光焊接齿轮技术地提高了机械用变速 器齿轮的制造水平。

激光焊接技术应用于汽车制造中，不但能够加大车体的强度，而且凭借其优点，使焊缝外形更加美观流畅，功能和形态达到了契合，成为某些汽车构件加工的主要焊接手段。叉车、推土机等一些工程机械的驾驶室在外形上显得笨重呆板，在其设计制造中引入激光焊接是必然手段，机械外观会给人以美观明快的感觉。

5. 激光熔覆技术的应用

机械再制造近年来呈现迅速发展势头，一方面提倡绿色制造，主张节能降耗；另一方面经过再制造的机械产品有不亚于新品的性能，而价格却大约只有新品的2/3，能得到用户的认可，而企业的制造成本仅有50%左右，也愿 意从事再制造 。零部件的再制造，主要是对某些密封件、易损件进行更换，对机构磨损给予修复，而这其中需用 到的重要技术就是激光熔覆技术，即激光堆焊技术。激光熔覆技术的基本原理是使高功率与高密度的激光束作 用于基体表面，使之出现一层微熔层，预置直特定成分的熔合金粉，也可同步添加，以此均匀修复受到磨损的零部件，这是一种增材制造技术。激光熔覆技术的灵活性较强，零部件的堆焊区域与材料是可选的，并且性能也具有可选性，为差异化定制产品提供了强有力的技术支撑。例如，大功率推土机底盘用履带涨紧弹簧筒受到磨损需要修复，即可使用激光熔覆技术对磨损区域实施增材处理，从多个方面检测耐磨指标，熔覆状态层硬度梯度较合理，表面硬度达标，金相组织亦很好，有效延长大功率推土机弹簧筒3倍的寿命。于机械再制造，在新品上应用激光熔覆技术更换原镀铬加前期感应热处理技术，也会增强产品的竞争力。

6. 激光打标技术的应用

机械产品的不同部位均须予以标记，如条码、公司标志、序列号及生产日期等，这有助于企业创建推广品牌。传统的气动打标机速度慢、噪声大、字迹不清，并且会消耗较多工作备件，滞后于生产的现代化。

激光打标技术通过高能量密度的激光在工件局部进行照射，使其表层材料发生气化或出现颜色变化，利用化学反应而留存性标记

激光打标技术对传统打标方法而言有着明显优点：

（1）与工件间没有接触，不发生 切削力，热影响也小，可有效维持工件精度，能应用于多种材料，标记精细且持久。

（2）激光在时间与空间上均有 良好的控制性，对工件的材质、大小、形状及加工环境存在较大的自由度，尤其适合进行自动化加工与特殊表面加工 。

（3）激光有刻划精细的特点，所制作的标记难以更改与仿造。

（4）容易与计算机数控技术配合，制作出多种 不同的文字、符号与图案，可通过软件对图样进行设计标刻或更改，满足现代化生产要求。

（5）清洁，绿色环保。激光打标技术因其优点而在各行业中广泛应用，为现代化制造企业树立机械品牌形象发挥着重要作用。

7. 结语

为了更好达成“中国制造2025”目标，改变以前低端、低效而高能耗的机械制造业生产局面。激光加工技术是 一种前沿性的高精度机械制造技术，符合现代化的生产需求，应该积极探索与推广。在加强技术研发的背景下，激光加工技术会继续进步，设备必会更加智能化、小型化，实现加工功能多样化，使中国的机械制造水平持续提高。