论激光加工技术在农机制造中的应用及展望

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.