论激光加工技术在农机制造中的应用及展望

2017-06-19 01:08付奇奇董平
科技创新导报 2017年6期
关键词:农业机械应用

付奇奇+董平

摘 要:伴随农业现代化和农业机械化的加快,农机制造在我国经济发展中占有重要地位。在先进的农机科技力量支撑下,利用激光进行农业机械制造,不仅工序少,而且农机工作效率有了大幅度提升,尤其是用于硬质金属材料的农机加工,更是取得了突出的效果。激光技术用于农机切割、焊接、快速成型等加工领域,对改进农机加工工艺,提高农业生产效率有着建设性的意义。该文将基于激光加工技术原理介绍,就其在农机制造中的具体应用和发展前景进行深入研究。

关键词:激光加工技术 农业机械 应用

中图分类号:S220.6 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)02(c)-0040-02

农业机械加工作业是我国战略安全的重要组成部分,也是关系我国农业未来战略规划不可或缺的关键环节。激光加工技术作为我国机械安全工业体系中的一大板块,其不断立足新技术的开发和新问题的探讨,对农业机械加工领域有着深刻的意义[1]。作为一种特殊的光束,激光在金属加工方面的作用极为明显,它对时间和空间有着较强的控制性,广泛适用于各种材质的农机加工,对加工环境也基本无特殊要求,笔者将以此为重点研究问题作一思考,为激光加工技术在农机生产、加工领域的应用提供参考。

1 激光加工技术的基本原理

激光加工技术兴起于20世纪60年代初,是一种智能化和高度柔性的加工技术,它集数控技术、材料技术、CAD技术及激光技术为一体,涉及范围极为广泛[2]。激光加工技术,是以高能密度激光束为手段,通过材料与激光束之间的化学及物理作用,达到改变材料形态和性能目的的一种新兴加工技术。激光加工技术的原理涉及电子、物理、材料、机械及工程等多门学科,结合计算机应用、激光、控制及制造多种技术,当今,已成为一种多学科交叉和多技术综合的一种先进的制造技术。激光加工技术拥有其他加工技术无法比拟的优点,诸如:热影响范围小、无污染、区域加工可选择性、非接触、加工精度高等,在诸多行业的机械制造领域都有着广泛应用,因为其技术上的优越性,在农机加工领域更是发挥着越来越重要的作用。通过应用激光加工技术,农机在实际的种子活力提高、诱变育种、促进农作物生长发育、平整农田土地、提高灌溉能力及病虫害防治等方面都实现了量到质的蜕变。

2 激光加工技术在农机制造中的应用

2.1 激光切割技术的应用

激光切割技术是金属加工领域应用最为广泛的激光加工技术,其工作原理是通过高密度的激光光束扫描,提升被扫描部位的温度,让加工材料在超过千摄氏度的高温下融化变形,高压气体将吹走被融化部分,最终完成整个农机切割的动作。激光切割技术采用了激光聚集能的特点,这是其他农机切割技术不可替代的优势。激光切割技术因其既能保持金属材料的外形,又能大大缩短加工时间,节约物力财力,在农业机械生产上极大地降低了成本,因此,在农机金属材料加工方面得到广泛应用。激光切割技术在农机制造中的应用,常常涉及到厚大件的农机部件设计与制造,相比其他农机制造技术,有着很高的精度保障。同时,激光切割技术能有效解决农机部件切割加工中遇到的技术难题,拥有较强的金属穿透力,在不更改部件精度和形状的前提下,在农机制造行业中发挥着独有的效用。

2.2 激光焊接技术的应用

激光焊接作为农机加工制造中一项关键的组成部分,相比普通的焊接技术,其拥有众多较强的优势。激光焊接技术采用的激光光速是高聚能的,对加工的农机材料表面,能实现集中度较高的光束照射,让焊接的农机材料充分溶解,完成焊接工作。在激光焊接中,农机的焊接部分不采用焊接材料,因此,部件的焊接部分是相当纯净的,极大减少因蜂窝、焊孔及焊渣而导致的材料断裂和腐蚀等现象产生,明显提高了焊接的效率与质量[3]。同时,激光焊接中,焊接表面不被直接接触,可完成许多一般焊接技术无法接触的焊接部位,能够实现远距离、偏僻的焊接任务。在激光焊接的集中光束照射下,农机部件的焊接部位被精准定位,有效解决了焊接空间技术难题。相比传统的焊接技术来说,无论是机械性能还是电磁学性,或是抗腐蚀性等方面,激光焊接技术都有着得天独厚的优势,其较强的穿透性使得激光焊接较少造成金属材料的腐蚀和变形,能保证较高的焊接质量。例如在收割机和播种机等有着较高承受负荷的农业机械的使用中,它们通常因需要承受巨大的力量而产生一定幅度的磨损,将激光焊接技术应用于这些磨损部位的焊接,不但可以提高农机焊接面的质量,还能提高农机的整体性能,延长其使用寿命。

2.3 激光快速成型技术的应用

激光快速成型技术是与计算机技术高度结合的一种新型制造技术,其技术原理是通过将三维数据转化为实体模型,采用液态光敏数值材料,在激光紫外光波能量的凝固作用下,最终形成固体工材料的过程。激光快速成型技术,首先需要将制造的模型数据编入计算机程序,并由计算机控制光路系统控制激光器输出的光束,同时经过扫描与刻画,将模型数据反映在模型材料上。在激光成型过程中,激光的光速所到之处,模型由液体逐渐变为固体,计算机辅助完成模型的扫描与刻画,逐层固化光敏聚合材料,堆积为样件后成为工件的具体模型。激光快速成型技术综合运用了激光、激光、CAM、CNC、CAD、新材料和精密伺服驱动等技术,与传统的农机制造技术相比,拥有及爱好的互换性和复制性,成本较低,制造周期较短。与激光切割技术一样,激光快速成型技术也是非接触加工制作,不留传统模型制作的残余力难题,采用无噪声和切割的工具,有利于环境保护。激光快速成型可完成快速的模具铸造,尤其适用于新产品的零件制作生产。根据有关研究显示,将激光快速成型技术应用于农机模具制造中,可使制造費用降低1/2以上,缩短生产周期的80%,对提高农机制造企业的核心竞争力大有裨益。

3 展望

在我国农机制造业中,激光加工技术的使用尚不普遍,这归因于农机行业对激光加工技术的了解不够,缺乏深层次的技术实践。我国农机企业在应用激光加工技术时,要立足自身的实际需求,在接触激光制造项目时,要看准企业方向,积极向其他机械制造企业咨询,找到技术结合点,从而循序渐进地推动激光加工技术的改进。

近年来,伴随农业机械现代化程度的不断提高,农机制造企业的竞争日渐激烈,农业的发展对农机的技术要求越来越高,这为农机制造中激光加工技术的应用创造了动力和条件。同时,日益提高的农机辅助设备技术和激光器的大功率要求之下,激光加工技术日趋成熟,且相比其他加工设备,激光器的价格相对较低。因此,在未来的农机制造领域,激光加工技术势必得到大力推广和快速的发展。

长期以来,我国对农机制造行业在政策倾斜上注入了大量的心血,尤其是近年来,国家相继出台了多项关于支持农机产业发展的政策。基于此,我国各农机企业应主动抓住这一契机,加快激光加工技术在农机制造中的应用,大幅度提高农机产品的设计与制造工艺,为实现我国农机产业又好又快发展奠定良好基础。

4 结语

作为农业大国,我国农机产业在农业发展中占有着重要的地位,农机发展正当时,为我国经济发展做出了巨大贡献。伴随我国农机制造规模的不断扩大,农机部件的精密加工与制造成为困扰农机企业的一大技术难点,将激光加工技术应用到农机制造中,已成为提高农机质量与生产效率、提升农机产业竞争力的必然之举。

参考文献

[1] 闫耀峰.激光加工技术在农业机械制造中的发展和应用[J].农业机械,2015(8):219.

[2] 黄振湘.快速成型技术的应用与发展趋势[J].湖南农机,2015(6):15-16.

[3] 黄永俊.激光技术在农业机械制造中的应用[J].农机化研究,2012(12):242-244.

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