激光加工技术的应用研究

激光加工技术的应用研究

摘要：激光加工技术作为一门科学技术，广泛应用于许多工程领域。作为科学发展中出现的一种全新产物，该技术为国防军事、工业机械和农业商业等领域带来了诸多便利。科学技术的不断进步推动着施工质量在提高，激光技术也在不断改进。激光加工技术在工程机械制造中的应用是本文研究的重点，目的是与行业相关人员讨论如何更有效地提高机械产品的制造精度和质量。

关键词：激光加工；机械制造；应用

引言

日益提升的国民经济水平下，信息现代及激光技术也得到了进一步发展。激光技术凭借自身的多项优点，在军事、医学等相关领域之中得到了普遍认可。可以说，激光技术在各个行业之中都属于一项顶尖的技术，是各领域应用激光而产生的一系列技术，备受各国相关人员的重视。

1激光技术工作原理

激光具有单色波长、平行光束的性能特征。科学实验中，采用电管依托光或电流的能量撞击个别原子里含有易激发物质或晶体，原子所带电子在经历了撞击之后处于高能量状态，而高能量电子逐渐朝着平和低能量转化并完成之后，原子会有更大能量产生，进而有光子发出；该状态下，释放出来的光子会继续撞击原子，而原子在撞击下会有光子继续产生，重复撞击、释放这一循环过程，且是以同一运行方向进行的，会集中形成一束具有极强能量的该方向的光，即为激光原理。聚集之后形成的激光具有强大的能量，各类材质即可穿透。如红宝石激光输出脉冲尽管不具备能让冷水沸腾的能量，然而却能将5mm钢板穿透。而激光虽然具有一般的光能，但却具备极高的功率密度和强大的穿透力，是一般光束根本无法达成的，也正是因为激光的该优势，因此在各个行业领域之中得到了广泛地应用。

2激光加工概述

激光的全称是受激辐射光放大，如何从技术上实现数反转是激光产生的必要条件，当高能粒子与特定频率的光子发生入射时，高能级的粒子会有一定的概率跃至低能级。除此之外，粒子会辐射出与外光子频率、相位、偏振和传播方向相同的光子，上述过程就是受激辐射。受激辐射就意味着原始光信号会被放大，受激光辐射过程中衍生出的光被称为激光。激光的显著特点主要有：亮度极高、指向性强、色度比较单一、相干度较高等。随着工业技术近年来的技术改革逐步深入，激光切割、激光焊接、激光熔覆、激光材料制造等激光加工技术在制造业中扮演着越来越重要的角色。

2.1激光切割

激光切割是借助高能量密度的激光束对器件进行强光照射，目的是使照射温度迅速上升。物料气化后，蒸汽会在短时间内被迅速排出或熔化，而辅助气体会为液体的顺利排出提供一定的帮助，进而形成相应的狭缝。激光切割通常会被用于加工钢、铝合金、钛合金等常见金属材料，玻璃、陶瓷、塑料等非金属材料也是激光切割的切割对象。值得一提的是，激光切割是一种非接触加工工艺，切割过程中工件并不会出现机械变形，激光束不会对不受激光照射的工件产生影响，其热冲击面积小，工件的热变形校激光切割快速灵活，节省投资和生产成本。在汽车工业中，三维激光切割逐步取代冲切模和切边模成为生产车身板件的主要切割技术，相较于传统技术节省了大量的切割时间。在工程机械行业，日本以激光

切割为标准技术手段，中国三一重工、徐工、汕头等也引进了大型激光切割机。

2.2激光焊接

激光焊接是将激光作为发热源，利用激光加热工件，使材料熔化，实现连接

的一种焊接方法。激光焊接属于非接触焊接，偶尔需要填充金属。根据不同的材料，采用相应的保护气体防止池氧化。激光焊接相对比较快速灵活，在焊接过程

中不会对焊接件产生几何作用力，也不需要进行焊后热处理。

2.3激光熔覆

激光熔覆是将粉末熔覆材料（有时是金属丝或金属板）以预设或同步的方式

放置在基板表面上。在高能激光束的作用下，包层材料和基体表面迅速熔化固化，形成表面改性涂层。该涂层在产品投入使用后相比其他种类的涂层更耐磨、耐腐蚀、耐高温和抗氧化，而且可以适用于多数工业产品。除此之外，激光熔覆对基

体热影响比较小，冷却速度相较于其他工艺要快的多，涂层晶粒尺寸非常细，熔

覆层稀释率很小，与基体冶金结合良好，选粉范围广，且易于实现自动化。

3激光加工技术在工程机械中的优势

加工精度及效率高，且经济效益可观。由于激光技术的能量密度极高，瞬时

即可完成对工件的加工，且其采用的加工方式是非接触式的，这样加工对象的热

变形程度就会极低，更不会产生机械变形，因此当加工对象是精密小零件时，采

用激光技术无疑是相当有益的。此外，激光切割、熔焊的效率较之于传统方法而言，倍数可高达几十甚至上千。显而易见，激光技术的精度高、效率高等特点有

利于经济效益的升高。具体说来，使用激光技术加工材料，一方面能够压缩加工

时间，一方面能够节省材料，时间及材料成本的双降低自然能够引发经济收益的

增加。并且，比之于其他技术，激光加工技术的加工费用成本低。

4激光加工技术在未来的发展趋势

相较于发达国家，我国在激光加工技术方面的发展起步较晚，但发展速度惊人。短短几年之内，一些大型生产激光加工设备的企业都具备了自己的核心竞争力，且其数量和质量的增长速度十分惊人，但是在技术方面与国外还是有一定的

差距。例如，对激光电源的投资使得激光加工技术的成本仍然高于国外同类产品

的使用成本。因此，激光切割技术还没能做到全行业普及。但是近年来我国的激

光加工技术发展速度剧增，研发人员与技术人员一同对以往的不足之处进行多次

试验，在许多领域包括加工成本、厚度等方面已经取得重大突破。在全球经济潮

流盛行与科学技术进步的双重推动下，激光加工技术已经逐步从人工操作向智能

化方向发展。计算机辅助设计等软件的开发和应用已经开始渗透到激光切割技术中。在相应的多功能激光切割中心内部，激光切割、焊接和热处理通过人工智能

协调配合，充分发挥激光加工技术的整体优势，在一定程度上提高了激光加工技

术的精度和效率。机器人广泛应用于激光切割技术领域，其多功能、高精度的优

点得到了进一步的发展，激光加工技术在工件上的应用覆盖了大部分切削材料。

今后，激光加工技术将在更精确的方向上进行进一步的研究，也会克服现在10

毫米以下的工件不能用激光加工的缺陷，更精确的零件也可以不用人工加工.

结语

综上所述，要想进一步发挥激光技术的独特性与优越性，就必须对各领域之

中激光技术的应用深入展开研究。激光技术的发展前景十分广阔，被广泛运用于

军事、工业、医学、电子及化学等行业领域之中，引起在空间与时间方面显著的

控制性优势，为各领域工作的高效开展奠定了牢固的基础，同时也将可靠的技术

支持提供给社会生产活动的开展，能够进一步推动社会经济的发展。