试析激光加工技术在机械制造中的应用思路

潘晓涛

摘要：激光加工技术在我国机械制造行业中被广泛应用，提高了制造产品质量以及生产效率，并且在生产工作中也有效避免了原料的浪费，为机械制造企业节约的制造成本。因此，本文就激光加工技术在机械制造中的应用进行了分析，希望可以推动我国机械制造行业的进一步发展。

关键词：激光加工;机械制造;技术应用

引言：作为二十世纪新诞生的一种光源，激光具有其他光源所没有的特性，它可以通过充分利用自身的特性，弥补传统技术上的不足，为相关使用行业注入新的血液，并指明发展方向。目前，激光技术已经被应用于生产生活中的各个领域，在其机械制造行业中尤为突出。激光加工技术目前已经成为了机械制造行业中最为常用的一项技术，它快速灵活并且先进的特点在此行业中得到了充分的体现。因此，为了使激光加工技术在机械制造行业中能够被充分得到应用，提升机械制造水平，对此技术应用进行详细分析是非常有必要的。

一、激光加工技术的优点及重要性分析

相比传统技术来说，激光所具有的特性决定了激光加工技术与其他技术相比具有很大的优势。在利用激光技术进行具体加工时，激光与材料并不产生任何接触，因此，对需要的加工物件就不会产生直接的冲击力和作用力，物件在其加工的过程中也不会产生变形现象。并且此项技术在进行加工时，其加工程序中不需要任何的刀具或是切削等作用力就可以准确完成切割任务。激光束所具有的能量较高，并且密集度强，从而在加工中就会表现出高效工作率。激光具有极强的导向性，可以很容易的聚焦于一点，在数字控制系统的命令下，可以自由切换不同方向，降低了对复杂性物件加工的难度。由此可以看出，激光加工技术优势有多么的明显，是一种十分灵敏的加工技术，将它应用于机械制造行业中不仅可以大大提高相关制造企业的生产效率，而且还能使生产出来的产品更加具有高品质性，为相关制造企业增加工作效益。

二、激光加工技术基本原理分析

激光加工利用高功率密度的激光束照射工件，使材料融化从而达到穿孔、焊接和切割等的加工。对于激光加工技术来说，其工作原理是在电流的撞击下将带有能量的原子沿着某个固定方向射出，由此产生具备较高能量的激光束，当激光束作用于物件表面就可进行穿孔、焊接和切割等作业。目前随着科技的不断进步，各种激光加工设备竞相而出，并与新进技术相结合，这大大提高了激光加工技术的自动化和智能化水平，将人在繁重的工作中解救出来，并也提高了物件加工质量，使制造出的物件精准度更高。因此，此种技术也在我国机械制造行业中被广泛应用，并也因自身独特的特性受到了机械制造行业的青睐。

三、激光加工技术在机械制造中的应用

（一）激光切割技术

激光切割技术是利用聚焦镜将激光束聚集在材料表面是其融化，同时用与激光束同轴的保护气体吹走被融化的材料，并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动，从而形成一定的切缝，这种技术目前被广泛应用于金属和非金属材料加工中。另外，作为一种无接触制造工艺，激光加工技术在保证其质量的前提下使其外观更加的具有美观性，同时它的切割性能与传统切割技术相比，更加具有整洁性和高效的精准性，这在有助于为机械制造企业节约其生产成本，增加经济效益。现阶段，这种技术已经被应用广泛而熟练，为相关应用行业提高了工作效率。

（二）激光焊接技术

激光焊接技术属于熔融焊接，以激光束为能源，使其冲击在焊接接头上以达到焊接目的的技术。同样激光焊接技术也是一种非接触性的焊接方式，在其焊接过程中有时会需要添加金属填料，以来确保焊接的质量。同时还要根据焊接材质的不同使用合适的保护气体防止在焊接过程中导致熔池氧化。作为激光的技术，必然有激光技术的特征，即快速性、准确性、灵活性等，在焊接过程中同样也不会使焊接物件发生变形现象，在经过此项技术焊接后，也无需其焊后热处理，使焊接过程变得简单而又高效。比如在航空领域，用激光焊接铝合金取代传统的铆接工艺，使飞机身重比以前约减轻了百分之二十，成本也得到了一定長度上的节约。将此项技术应用于航空领域，在当时也被称为航空制造行业中的一大技术革命。此外，随着激光焊接技术在机械制造行业中的广泛应用，也极大提升了机械制造产品质量，使其性能得到了更多的保障，对我国机械制造行业发展有着促进性的作用。

（三）激光熔覆技术

激光熔覆技术是将粉末状熔覆物置于基体表面，然后通过激光束，使粉末材料与基体表面在极短时间内得到融合，然后在基体外表面形成一层薄膜，这层膜使基体外表耐高温、耐腐蚀等性能得到了显著提升，使基体可以使用更长时间，不必频繁更换，节省更换时间不说，还节省制造成本。对激光熔覆技术来说，它不会伤及物件本层结构与其本身性能，并在此技术之下，熔覆层还能够与基体充分融合，从而有效提高基体外表的综合性能。目前此种技术主要被用来修复产品表面破损变表面，比如可以提高汽车表面的耐腐蚀性和耐磨损性。另外，此项技术还可以用于内燃机的阀门和阀座的密封面，水、气或蒸汽分离器的激光熔覆等领域，同样可以提高其外表硬度、耐磨性以及耐高温等性能，有效延长这些零件或设备的运行寿命，节约制造能源。

（四）激光增材加工技术

此项技术诞生于二十世纪八十年代后期的美国，简称AM，是一种与传统材料“去除型”加工方法，通过增加材料、基于CAD模型数据，通常采用逐层制造方式，直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法。增材制造技术因其采用的成型方法和使用的成型材料以及依靠的凝结热源不同，主要分为分层实体制造工艺技术（LOM）、立体光刻工艺技术（SLA）、选择性激光烧结工艺技术（SLS）、熔融沉积成型工艺技术（FDM）。在这其中SLS技术运用比较多，但是自身也存在着一定的缺点，比如所用的金属材料是经过处理的与低熔点金属或者高分子材料的混合粉末，在加工的过程中低熔点的材料熔化但高熔点的金属粉末是不熔化的。利用被熔化的材料实现黏结成型，所以实体存在孔隙，力学性能差，要使用时还要经过高温重熔，其过程比较繁琐，不易掌控。因此，目前比较偏向于应用名称相仿，其原理也大致相仿的选择性激光熔化工艺技术，即SLM，此种技术是SLS技术的一种延伸技术，相比SLS技术来说也是一种新技术，这两种技术运用方法一致，但是其最大的区别在于，SLM技术使用金属粉末代替SLS技术中的高分子聚合物作为粘结剂，一步直接形成多孔性低的成品，也不需要像SLS技术中需要渗透，此种技术方法运用于复杂工件制造中，可以使其制造过程变得简便而又快捷，制造速度也会比以往更快，质量更加有保证。

（五）激光表面热处理技术

利用激光束高能量产生的热效应对金属材料表面进行热处理的一项新技术。此技术是利用激光照射零件表面，可加热至临界相变温度以上，移去激光束后，该表面迅速冷却自行淬火。这在提高金属表面的耐磨性、耐腐蚀性、耐疲劳性和冲击性等方面，都有所成效。这种技术处理特点是加热速度快、温度高、无氧化、变形小，晶粒超细化、疲劳强度高，可以实现自冷淬火，特别适用于局部热处理，如尺寸很小的工件、不通孔的底部等以及用普通热处理加热很难实现的部位，目前被广泛应用于汽车行业，特别是汽车上的关键零件，比如缸体、铝活塞环槽等。在大型机车制造业中，激光热处理的应用，主要用于机车大型曲轴、机车柴油机缸套和机车主簧片中。

结语

综上所述，随着科技的不断进步，各行各业为了满足社会时代发展的需要，都积极引进了先进技术，并将其应用于实践中，促进了行业的发展，同时也找到了行业发展的方向，机械制造行业也是如此，将激光技术应用于制造加工中，提高了机械制造效率，保证了机械制造产品质量。激光加工技术有很多种，上述文章中也对其中的几种进行了一些详细分析，阐明了其各自的特点，并且这些技术在机械制造领域得到了广泛的应用。这些技术本身各有特性，要想在实际机械制造中得到充分性的利用，还是需要对其进行进一步深入性的研究，挖掘其潜在的性能，进而推动我国机械制造行业的快速发展。

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