河南郑州 450000
摘要：我国发展过程中，激光加工技术的推动作用很大。激光加工技术应用于国防建设、房屋建筑、水利建设、矿山能源建设等各个领域，我国的工程机械制造行业规模不断扩展，逐步在世界舞台中占据一定地位，但是距离机械强国还是有一定差距的，对此，相关技术人才吸引国外先进技术的同时，还要不断进行自身技术能力的研究，其中激光加工技术的应用，大大提高了我国机械制造业的技术水平。
关键词：激光加工技术；机械制造；应用分析
引言
激光加工技术作为一种新的光电子技术，受到世界各国的广泛推崇，它与原子能、计算机以及半导体并称为 20 世纪四大发明，是人类文明进步的一项重要标志。在各行各业的应用过程中起到了非常重要的作用，本篇论文对激光加工技术的含义及其在各行业的应用现状进行了分析，让人们对这一新技术有了更新的认识，从而提高对此项技术的重视。
1.激光加工技术简述
激光加工技术指的是通过激光束和其他物质相互作用的特性，对材料进行切割、焊接、打孔、表面加工处理等的一项加工技术。它由激光器、电源、机械系统四个部分组织构成。作为一项先进的加工技术已经应用到各行各业，对于提高我国加工制造业技术、生产效率、产品质量等方面起到了非常重要的作用。
2.激光加工技术的特点
2.1激光加工技术在机械制造中的主要特点
（1）功率大，能够适用于各种新型材料，只要吸收了足够的激光热量，便可在短时间内变化材料的形态。激光头与加工件不会直接接触，因此不会产生磨损问题。（2）加工操作不受工件动静态的限制，即便是被密封的材料，也可以进行加工。（3）材料的激光加工全程受电子计算机控制，激光束更加准确，机械加工也更加精密，实现了自动化操作。（4）激光加工不受外界环境的影响，机械化操控能够弥补人为操作的不足之处，确保加工工作的顺利开展。
2.2激光加工技术的干扰因素
（1）激光的照射时间和输出功率都会直接影响到激光加工技术，一般情况下，激光输出功率越大，照射时间越长，工件能量也会随之加大。如果固定焦点位置，激光加工孔还会有一定程度上的增大。激光能量需要发散，由照射时间决定，如果时间过短，导致能量过密，从而拉低了激光的使用效率。（2）在聚焦物镜的作用下，焦距与发散角就会发生功率反应，此时焦面上的光斑直径决定了激光的功率密度，密度大，表现为打孔深而小。
3.激光加工在机械制造中的应用
3.1材料处理
激光加工技术在材料处理中的应用，通常采用热处理表面强化技术，表面处理的技术原理是对材料表面进行加热，使其升温将近熔点时，材料的形态就会出现变化。而通过激光加工技术，则延伸了传统热处理技术的工作原理，材料经激光加工处理后，其使用寿命得到了延长，各方面性能也会提升，主要体现在耐腐蚀性和抗疲劳性两方面。因其在材料处理方面的优势，经过激光加工技术的产品具有更大的市场竞争优势。激光技术不仅可以单独采用，还能够结合其他技术，从而创建出一种新的材料处理模式。例如激光技术与 CAD 技术的有效结合，为机械制造材料处理注入了新的发展动力，其中 CAD 技术是基于计算机系统来进行设计工作，通过计算机的控制，在完成零件造型设计工作后，还需要利用激光技术进行材料的二次加工。运用 CAD 技术所建立的零件模型更加直观、精确，不仅降低了零件的制造难度，也便于修改，能够保证最终设计产品的完整性。在机械制造过程中，零件必须符合精密度标准，像一些曲面零件的加工难度较大，且设计复杂，此时结合激光技术和 CAD 技术的优势，能够在降低生产难度的同时，进一步提高产品的生产效率与质量。就材料加工处理这项工作来说，打孔环节至关重要，油孔、定位孔和紧固孔都是常见的几种加工孔类型，通孔的质量是否达标会直接影响到零件性能。与传统机械打孔相比，激光加工的打孔效果更优，利用该技术打孔，其孔壁形状标准，且更加平滑，如表 1 所示。
根据图 1 可知，孔深和孔径通过激光加工，会随着时间的变化而变化。
图 1 激光加工下孔深、孔径随时间变化的曲线
3.2材料修复
主要利用了激光熔覆技术，工作原理是按照不同的填料方式，将涂层材料放置在材料表面，经过激光照射，材料表面的薄层和涂层材料开始熔化，以此来改善材料的物理性能，增强其耐磨、耐热、耐腐蚀性。
3.3激光切割
激光切割往往用于汽车行业、工程机械行业以及航空航天工业。通过激光束来照射工件，被照射的部位急速升温，材料开始气化，在排出蒸汽或熔渣之后，最终形成切缝。激光切割技术多用于钢材、铝合金、钛合金等金属材料的加工，对于非金属材料，包括陶瓷、塑料和加工玻璃等同样适用。经过激光切割的工件不会出现机械变形的问题，激光束也不会对材料造成太大的影响，照射过程中所产生的热影响可以忽略不计。该技术制造出来的材料切口细窄，切缝整齐美观，且切割速度快、质量好、柔性高，不需要过多的模具投资便可获得经济效益。
3.4激光焊接
激光焊接是充分利用激光的热源性能，对工件进行加热，使其熔化，便于后续的连接。激光焊接不需要证明接触式，主要做好金属填料的工作，维持好熔池的氧化性，就可以完成材料焊接。该技术具有速度快、操作简便、不易变形、灵活程度高的优点，被广泛应用于航空领域，激光焊接有效弥补了传统铆接工艺的缺陷，不但飞机的机身重量减轻了，还节约了生产成本，对于我国新型飞机的研制具有积极意义。
3.5激光增材制造
也称3D 打印技术，利用高功率激光，对原料发射能量源，并根据三维模型数据，实行分层制造模式，并逐层累加，最终制造出三维实体的零部件。按照成形原理的不同，将其分为两类，一是激光选区熔化，二是激光金属直接成形。前者首先要铺设粉末，其后控制高能激光束按照金属粉末的路径进行扫描，最后使其完全熔化后冷固成形。
4.结束语
激光加工技术作为一种新型的加工技术，在工程机械制造业中起到了极为重要的作用，它的高效率、高品质、低消耗、环保等优点更加适用于现代化的加工制造业，逐渐取代了一些传统的加工技术，并成为机械工程制造业技术发展的一种趋势，适用于高效自动化的加工设备，已经成为企业经济发展的重要技术手段，对此，相关技术工作者应该为我国工程机械制造业的发展注入新的力量，进而推动经济发展。
参考文献：
[1] 尹杰 , 董松金 , 刘言学 , 姜立勇 . 激光加工技术在工程机械制造中的应用探讨 [J]. 工程机械 ,2011,42(09):50-53+8-9
论文作者:苏金勇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/7
标签：激光论文; 加工论文; 技术论文; 材料论文; 激光束论文; 工件论文; 机械制造论文; 《防护工程》2018年第29期论文;