機(jī)械制造業(yè)在我國(guó)屬于支柱產(chǎn)業(yè)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著不可或缺的重要作用，它的發(fā)展?jié)摿Ψ浅＞薮?，前景廣闊。要想實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國(guó)夢(mèng)想，在世界發(fā)展中占有一席之地，相關(guān)機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)該自主創(chuàng)新，確保生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品。自主創(chuàng)新的一個(gè)重要方面就是進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，這也包括激光加工技術(shù)這一國(guó)際公認(rèn)的先進(jìn)技術(shù)。持續(xù)改進(jìn)與完善激光加工技術(shù)，即可有效促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。

1.激光加工技術(shù)的基本原理

激光加工技術(shù)是一種先進(jìn)的綜合性加工技術(shù)，它融合了光學(xué)、電學(xué)、機(jī)械學(xué)等，在某種程度上可稱之為新時(shí)代的萬(wàn)能加工技術(shù)，激光加工技術(shù)的出現(xiàn)與更新有力促進(jìn)了機(jī)械制造業(yè)的進(jìn)步 。激光的實(shí)質(zhì)是一種光子束，它因原子 受到電流等能量的撞擊而發(fā)生，集中射向一個(gè)方向并且具備一定的能量。光子和原子發(fā)生連鎖反應(yīng)能夠出現(xiàn)非常高的能量，包含有非常高能量的這種激光束朝向工件的表面進(jìn)行照射，結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)可組合而成加工設(shè)備，對(duì)機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)化加工，通過(guò)高能的激光加工金屬及非金屬材料，對(duì)其實(shí)現(xiàn)切割、打孔及焊接等。激光加工技術(shù)加工制造機(jī)械產(chǎn)品的精度非常高，是機(jī)械制造行業(yè)里非常重要的必備技術(shù)。?

2. 激光加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)?

激光加工技術(shù)作為高精尖特的先進(jìn)技術(shù)，在機(jī)械制造加工的很多方面均有廣泛應(yīng)用，并且應(yīng)用前景廣闊。激光加 工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要有：激光加工具有較高的精度、材料利用率及加工效率，當(dāng)然經(jīng)濟(jì)效益也高。利用價(jià)格30萬(wàn)元的激光切割機(jī)正常進(jìn)行加工，一年半即可收回成本并盈利。激光以光源為能量介質(zhì)，具備極快的加工速度。3G激光切 割機(jī)的加工速度更是毋庸置疑。激光加工有著很好的抗干擾性，不易被環(huán)境因素所左右，可保證加工零件的質(zhì)量。激 光加工可有效利用材料，可比其它加工技術(shù)節(jié)約材料10%-30%。因?yàn)榧す饧庸げ挥媒佑|工件，所以能有效節(jié)約耗材，降低生產(chǎn)成本。激光加工適用材料非常多，既能加工金屬材料，亦可加工非金屬材料，并且能夠?qū)崿F(xiàn)直線、曲線 甚至異形圖等不同形狀的加工。

?3. 激光切割技術(shù)的應(yīng)用?

激光切割技術(shù)是通過(guò)高能量密度的激光束以強(qiáng)光照射器件，照射溫度極快升高，物料進(jìn)行氣化后，蒸汽在很短的時(shí)間里快速排放或熔化，輔助氣體則幫助順利排出液體，因而則產(chǎn)生相應(yīng)狹縫。激光切割技術(shù)是工業(yè)材料主要的切割手段，激光器與數(shù)控技術(shù)也在持續(xù)發(fā)展。

激光設(shè)備在實(shí)施切割時(shí)，激光束能夠聚焦為非常小的光點(diǎn)，將激光切割機(jī)的作用功率達(dá)到最大化，切割速度是非?？斓?，當(dāng)然精度也相當(dāng)高，同時(shí)，保證了工件不會(huì)發(fā)生變形情況。激光切割技術(shù)運(yùn)用熱切割實(shí)現(xiàn)操作，切割進(jìn)行之 時(shí)受到影響的區(qū)域非常小，不會(huì)波及到較大的范圍，也能夠加工某些非金屬材質(zhì)。激光切割技術(shù)具備的能量很大，并且可以很方便地控制密度，同樣也適用于局部操作。在汽車制造中，生產(chǎn)車身面板時(shí)應(yīng)用激光三維切割更新原用的沖 壓和修邊模具，如此一來(lái)，新車開(kāi)發(fā)好之后便可以最快速度投入生產(chǎn)，亦能大幅減少汽車的生產(chǎn)時(shí)間 。在機(jī)械制造企業(yè)中，日本將激光切割作為標(biāo)準(zhǔn)工藝，由此加快了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，亦使產(chǎn)品質(zhì)量得到提升，企業(yè)從而更具競(jìng)爭(zhēng) 力。中國(guó)的一些機(jī)械制造企業(yè)也大力提倡并推廣使用激光切割技術(shù)。激光切割技術(shù)在航空航天工業(yè)中也得到廣泛應(yīng)用，切割的零件有鈦合金皮、發(fā)動(dòng)機(jī)火焰筒、飛機(jī)架及鈦合金薄壁機(jī)等。綜合來(lái)看，大幅面激光切割機(jī)已經(jīng)被全世界很多重工業(yè)企業(yè)所使用。?

當(dāng)前，對(duì)工程機(jī)械板材進(jìn)行加工主要使用兩種激光切割機(jī)：CO2激光切割機(jī)與光纖激光切割機(jī)。光纖激光的傳播在光纖中進(jìn)行，具有更好的通過(guò)性，能量束也非常高，而熱影響卻更小，會(huì)形成更窄的切割線，這樣下料效率就會(huì) 高，也更能有效使用材料，更加降低板材下料時(shí)的熱變形。?

4. 激光焊接技術(shù)的應(yīng)用?

焊接技術(shù)是機(jī)械制造的關(guān)鍵性工藝，對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本與周期都有重要影響。電弧焊這一傳統(tǒng)的焊接方法存在使機(jī)械產(chǎn)品焊接變形的缺點(diǎn)，需要焊后矯形，耗費(fèi)工時(shí)且質(zhì)量不好保障。激光焊接具有多種功能，適應(yīng)性與可靠性都很 強(qiáng)，它的功率密度高，熱輸入量不大，熱影響區(qū)較窄，速度快而焊接變形小，很好達(dá)到自動(dòng)化，焊接時(shí)并不接觸工件。將激光焊接應(yīng)用于機(jī)械制造，可增加焊縫強(qiáng)度，減少焊后矯正工作，外觀結(jié)構(gòu)更完美。激光焊接在工程機(jī)械推土 機(jī)中有著廣泛應(yīng)用，并且對(duì)厚鋼板進(jìn)行激光焊接的工藝已得到優(yōu)化。?

將激光焊接齒輪技術(shù)應(yīng)用于汽車變速器的加工，不但生產(chǎn)效率高且不會(huì)浪費(fèi)原材料。激光焊接齒輪時(shí)，具有較窄的焊縫熱影響區(qū)，強(qiáng)度大，焊縫有達(dá)到12:1的深寬比，焊縫的機(jī)械性能相當(dāng)于甚至高于母材，這樣就對(duì)齒輪傳遞較大轉(zhuǎn)矩提供了保障；加熱與冷卻可以極快實(shí)現(xiàn)，焊接齒輪的變形可控制得很小，焊后齒輪不用再進(jìn)行精加工；加工過(guò)程的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性都較高，并且速度也快，異種材料也可進(jìn)行焊接 。激光焊接齒輪技術(shù)極大地提高了機(jī)械用變速 器齒輪的制造水平。?

激光焊接技術(shù)應(yīng)用于汽車制造中，不但能夠加大車體的強(qiáng)度，而且憑借其優(yōu)點(diǎn)，使焊縫外形更加美觀流暢，功能和形態(tài)達(dá)到了完美契合，成為某些汽車構(gòu)件加工的主要焊接手段。叉車、推土機(jī)等一些工程機(jī)械的駕駛室在外形上顯得笨重呆板，在其設(shè)計(jì)制造中引入激光焊接是必然手段，機(jī)械外觀會(huì)給人以美觀明快的感覺(jué)。?

5.?激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用?

機(jī)械再制造近年來(lái)呈現(xiàn)迅速發(fā)展勢(shì)頭，一方面國(guó)家提倡綠色制造，主張節(jié)能降耗；另一方面經(jīng)過(guò)再制造的機(jī)械產(chǎn)品有不亞于新品的性能，而價(jià)格卻大約只有新品的2/3，能得到用戶的認(rèn)可，而企業(yè)的制造成本僅有50%左右，也愿 意從事再制造 。零部件的再制造，主要是對(duì)某些密封件、易損件進(jìn)行更換，對(duì)機(jī)構(gòu)磨損給予修復(fù)，而這其中需用 到的最重要技術(shù)就是激光熔覆技術(shù)，即高效激光堆焊技術(shù)。激光熔覆技術(shù)的基本原理是使高功率與高密度的激光束作 用于基體表面，使之出現(xiàn)一層微熔層，預(yù)置直特定成分的熔合金粉，也可同步添加，以此均勻修復(fù)受到磨損的零部件，這是一種增材制造技術(shù)。激光熔覆技術(shù)的靈活性較強(qiáng)，零部件的堆焊區(qū)域與材料是可選的，并且性能也具有可選性，為差異化定制產(chǎn)品提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。例如，大功率推土機(jī)底盤用履帶漲緊彈簧筒受到磨損需要修復(fù)，即可使用激光熔覆技術(shù)對(duì)磨損區(qū)域?qū)嵤┰霾奶幚恚ㄊ疽庖?jiàn)圖1），從多個(gè)方面檢測(cè)耐磨指標(biāo)，熔覆狀態(tài)層硬度梯度較合理，表面硬度達(dá)標(biāo)，金相組織亦很好，有效延長(zhǎng)大功率推土機(jī)彈簧筒3倍的壽命。不僅限于機(jī)械再制造，在新品上應(yīng)用激光熔覆技術(shù)更換原鍍鉻加前期感應(yīng)熱處理技術(shù)，也會(huì)極大增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。?

6. 激光打標(biāo)技術(shù)的應(yīng)用?

機(jī)械產(chǎn)品的不同部位均須予以標(biāo)記，如條碼、公司標(biāo)志、序列號(hào)及生產(chǎn)日期等，這有助于企業(yè)創(chuàng)建推廣品牌。傳統(tǒng)的氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)速度慢、噪聲大、字跡不清，并且會(huì)消耗較多工作備件，滯后于生產(chǎn)的現(xiàn)代化。?

激光打標(biāo)技術(shù)通過(guò)高能量密度的激光在工件局部進(jìn)行照射，使其表層材料發(fā)生氣化或出現(xiàn)顏色變化，利用化學(xué)反應(yīng)而留存永久性標(biāo)記，見(jiàn)圖2。

激光打標(biāo)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)打標(biāo)方法而言有著明顯優(yōu)點(diǎn)：

（1）與工件間沒(méi)有接觸，不發(fā)生 切削力，熱影響也小，可有效維持工件精度，能應(yīng)用于多種材料，標(biāo)記精細(xì)且持久。

（2）激光在時(shí)間與空間上均有 良好的控制性，對(duì)工件的材質(zhì)、大小、形狀及加工環(huán)境存在較大的自由度，尤其適合進(jìn)行自動(dòng)化加工與特殊表面加工 。

（3）激光有刻劃精細(xì)的特點(diǎn)，所制作的標(biāo)記難以更改與仿造。

（4）容易與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)配合，制作出多種 不同的文字、符號(hào)與圖案，可通過(guò)軟件對(duì)圖樣進(jìn)行設(shè)計(jì)標(biāo)刻或更改，滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。

（5）清潔無(wú)污染，綠色環(huán)保。激光打標(biāo)技術(shù)因其優(yōu)點(diǎn)而在各行業(yè)中廣泛應(yīng)用，為現(xiàn)代化制造企業(yè)樹(shù)立機(jī)械品牌形象發(fā)揮著重要作用。

?7. 結(jié)語(yǔ)?

為了更好達(dá)成“中國(guó)制造2025”目標(biāo)，必須改變以前低端、低效而高能耗的機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)局面。激光加工技術(shù)是 一種前沿性的高精度機(jī)械制造技術(shù)，符合現(xiàn)代化的生產(chǎn)需求，應(yīng)該積極探索與推廣。在加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)的背景下，激光加工技術(shù)一定會(huì)繼續(xù)進(jìn)步，設(shè)備必會(huì)更加智能化、小型化，實(shí)現(xiàn)加工功能多樣化，使中國(guó)的機(jī)械制造水平持續(xù)提高。