激光加工技术在工程机械制造中的应用与发展趋势

刘旭 ­

摘要:激光加工技术具有加工柔性大、自动化程度高、加工质量好及热影响区小等优点，越来越受到机械制­造行业的青睐。工程机械作为机械制造行业的重要分支，由于其产品结构的复杂性，束缚了激光加工技术在­其制造中的广泛应用。通过分析研究激光加工技术的特点和优势，介绍了几种类型的激光加工技术在工程机­械制造中的典型应用，并分析了激光加工技术未来的发展趋势，对于工程机械制造技术的转型升级具有非常­重要的意义。

­关键词:激光加工;工程机械;技术应用

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激光器的种类分析

­1.1固体激光

­固体激光通常会使用红宝石、榴石以及铝石来作为激光­发射设备，固体激光的优势在于能量较大、体积较小，较为­适用于深度的打孔。缺点在于能量转化效率较差，消耗的成­本较高。相比之下气体激光的成本相对较低，制造起来也较­为简单，有着较高的工作效率。但是占地面积太大，不利于­操作。

­1.2气体激光­

气体激光通常是指二氧化碳激光设备，其中包含了二氧­化碳和其他气体。之所以要加入其他气体，主要作用在于提­升激光发射的效率。在众多气体当中，二氧化碳的输出功率­最高，能量转化效率也最高，能够实现连续的高波长激光输­出，且有着非常好的指向性。这种激光的缺点在于设备体积­较大，不利于对于光束的方向和位置进行调整。­因为激光的效果较为特殊且有着众多的优势特点，所以­在进行机械加工的过程中有着较为广泛的应用尤其是当将­其用于金属加工的过程中，能够充分体现出激光加工的成效。­通过激光加工技术来进行农业设备的加工，不但减少了加工­的工序，同时也提升了加工的效率。因为激光加工技术在时­间和空间的控制上都有着便利的条件，所以能够对于加工的­环境和材料进行更大范围的选择，因此有利于自动化操作加­工的实现。这充分说明了激光加工技术的优越性，必将在未­来有着良好的应用前景。

­2激光加工的基本原理探究

­一种平行类型的光束，激光的同调性很高，且具有­单色的波长特点。利用激光加工技术主要是通过物质和光之­间所产生的作用来实施加工的过程。通过试验过程可知，通­过光能将原子中的晶体实施撞击过程，能够使得原子呈现出一种高能量形态，当这种形态逐渐的向着低能量转化时，原­子就会释放较大的能量，即光子。在这样的情况下，释放出­的能量又会对原子进行持续的撞击，进而持续的产生光子，­通过这样的循环过程来使得光子持续向着某个方向释放，来­形成高能量的光线，这就是激光的形成过程。光東的聚集越­强烈，那么产生的能量也就越大，能够击穿多种物质。这里­利用红宝石激光来进行举例，红宝石激光的能量虽然不会加­热水打沸腾状态，但却能够击穿钢板，可见激光的功率有多­高，激光的能量是其他光束无法达到的，因此激光加工技术­被应用于十分广泛的领域当中。

­3对于激光加工造成影响的因素分析­

一般来说激光加工技术会用于缝隙等情况的微小加工，虽然对于粗糙程度和生产效率也同样有着相应的规定和要­求，但是其中最主要的仍然是关于加工精确度内容。因为加­工零件的尺寸非常小，所以误差也保持在微米的范围当中。­所以为了确保激光能够维持足够的精度，需要对于影响激光­加工的因素进行充分的了解。

­3.1功率和时间

­如果激光加工过程消耗的时间较多，那么射入零件的能­量也会更大，造成的孔洞就会变得更深，一般来说激光加工­的时间都会控制在相应的范围内，如果时间过长那么必然会­对加工精度造成影响。另外，如果激光加工的功率设置的不­恰当，会导致高温气体的出现，从而降低加工精度。

­3.2焦距­

激光经过焦距聚焦后能够获得更高的输出功率，在这样­的情况，较为容易出现精确度下降的情况，所以对于焦距的­控制要保持足够的合理性。

­3.3焦点­

如果焦点位置设置不当，将会导致工件加工的过程中出­现喇叭口，从而对于加工的精确度和深度造成附件影响。实­际上对于焦点的设置应略低于零件表面。­

3.4能量分布­

在进行激光聚焦之后，光斑当中的能量分布并不均匀，­而在这当中最为强大的部分是中心，周边的能量较弱。如果­激光的能量分布不均匀，那么必然影响激光加工的精确度。

­3.5照射次数

­激光加工的照射次数增加，会因为反射或者散射现象而­导致抛出力的降低，从而造成排屑困难的情况，进而导致激­光加工无法持续的进行。所以在完成一次照射后，应合理调­整孔深，并在二次照射时聚焦在该孔当中，因为会发生光管­效应，使得孔壁反射光会进一步深入到孔当中，从而保持孔­径的不变­。

3.6加工对象的材质­不同

材质的加工对象有着不同的吸光谱，经过聚焦过程­发射到零件中的激光无法被彻底吸收，有一部分激光会被散­射或者反射掉，这中情况主要和加工对象的材质有关。在具­体的激光加工过程中，应该根据加工对象的材质来选择最为­合理的激光设备，从而增加激光在零件当中的吸收率。

­4激光加工在机械制造中的应用研究

­4.1打孔­

通过使用激光器来实现加工对象的打孔过程，当前这种­技术已经普遍应用于发动机喷嘴加工当中，同时也被包括钟­表、宝石以及纤维喷丝头的打孔工序，另外还包括对于金刚­石的加工。­使用激光加工技术来进行打孔不需要其他的工具，且能­够进行连续性的自动打孔，通过超声波来对于激光加工技术­进行调节，利用超声波的振动效果来与激光加工技术相结合,­通过反射镜来将利用超声波将激光变得更加平坦，从而调制­出更多种类型的激光脉冲，从而提升打孔效果，改善零件表­面的粗糙性。

­4.2切割

­运用激光加工技术来进行切割操作的特点主要包括以下几个方面:首先，通过激光加工能够提升切割对象的硬度­和熔点，这其中包括了非金属和金属材料等等。其次，通过­激光加工技术来进行切割，能够减小切缝，从有效的对于切­割材料进行节省。第三，通过激光加工技术进行切割能够提­升切割速度并提升成品率，同时也能够提升切割质量，当前­激光加工技术的切割成功率很高，所以被广泛的应用于石英、­陶瓷等多种材料的切割过程当中。

­4.3焊接

­通常在对于加工对象进行焊接时，所需要的能量密度并­不高，如果焊接的能量过高，可能会造成加工对象材料的气­化作用和蚀除现象，使得加工对象与加工区域出现粘连现象。­所以，在进行加工对象的焊接工序时，应保证所用激光能够­具有恰当的能量密度。为了达到这个效果通常会通过降低输­出功率来完成。脉冲输出的红宝石激光器和钕玻璃激光器适­合于点焊;而连续输出的二氧化碳激光器和YAG激光器适合­于缝焊。激光焊接过程迅速，被焊材料不氧化,热影响区小，­适合于热敏感元件焊接。

­5结束语

­激光加工技术比其他加工技术具有更强的优势。在具体­的应用过程中，激光加工技术在材料加工过程中与材料零接­触，不会对原件产生直接影响。激光加工技术的先进应用尤­为突出。当采用激光加工技术加工机器时，损伤程度低，激­光束的能量强度高，使其在应用时不会对机械原型产生不利­影响。特殊需要局部处理的机器在处理期间对激光照射部位­没有任何不利影响。同时，激光束在引导­和聚焦工作方而具有更好的灵活性，这也为加工过程中所需的要求带来了更多便利，并可广泛用于复杂加工。另外，采­用激光加工技术进行加工，不仅可以有效提高生产效率，而­且在加工过程中不会造成污染，实现有效节省材料，高精度­的产品加工应用取得了很好的效果。­

参考文献

[1]刘阳.激光加工技术在工程机械制造中的应用思考[J].科技风,2019(31):160.

[2]丁明春.激光加工技术在工程机械制造中的应用[J].中国新技术新产品,2019(21):66-67.­