激光加工技术在机械制造领域中的应用与发展

金陵科技学院

Jinling Institute of Technology

课程论文

论文题目激光加工技术在机械

制造领域中的应用与发展

学院机电工程学院

年级10机械设计制造及其自动化1班姓名孙志会

指导教师宇海英

成绩

2013 年 5 月 17 日

目录

摘要 (2)

引言 (3)

一、激光加工技术的原理和优势 (3)

（一）激光加工的原理 (3)

（二）激光加工的优势 (3)

二、激光加工技术在机械制造业中的重要应用 (4)

（一）激光切割机产品的飞速发展 (4)

（二）激光焊接手段的广泛应用 (4)

（三）激光表面强化与热处理技术的重要体现 (4)

（四）激光打孔技术的成熟使用 (5)

（五）激光标记技术的持续前冲 (5)

（六）激光内腔加工技术的重要应用 (5)

（七）激光快速成型技术的开发使用 (6)

（八）用于再制造业的激光熔覆技术及装备 (6)

三、激光加工技术在机械领域的发展展望 (6)

结论 (7)

致谢 (8)

参考文献 (9)

激光加工技术在机械制造领域中的应用与发展

金陵科技学院机电学院孙志会

[摘要]由于现代机械制造业的快速发展，机械制造已包含了一种新的意义。它已经不是传统意义上的机械制造。它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新兴工业。我们所了解的激光技术是20世纪60年代初发展起来的一门科学，在材料加工方面，已逐步形成一种崭新的加工方法——激光加工，它是利用光的能量，经过透镜聚焦，在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工各种材料的。激光加工技术包括：激光快速成型技术、激光焊接技术、激光切割技术、激光打孔技术、激光标记技术、激光热处理技术和激光内腔加工技术。现在，激光加工技术是国家重点支持和推动应用的一项高新技术，特别是政府强调要振兴制造业，这就给激光加工技术应用带来发展机遇。在国家制定中长远期发展规划时，又将激光加工列为关键支撑技术，因为它涉及国家安全、国防建设、高新技术的产业化和科技前沿的发展，这就把激光加工提升到很高的重视程度，也必将给激光加工机的制造和升级带来很大的商机。

[关键词] 激光高新技术应用重视发展规划

引言

激光加工技术是一项集光学、电学、机械于一体的先进加工技术，被誉为“21世纪的万能加工工具”，“未来制造技术的共同加工手段”。在激光技术发展的早起人们就开始了其机械工业的应用研究，激光加工技术的发展大大推进了整个机械制造业的迅速发展，并深刻地影响着世界各国科技水平的发展。有人预测，在21世纪激光制造与加工技术将会引起一次新的工业革命。

本篇文章主要研究分析激光加工技术在机械制造业中的重要应用以及其更长远的发展展望，以此来了解激光加工技术在机械领域所体现的重要用途，希望能够为以后更深入开展激光加工制造研究打下基础。通过对课题的研究分析，也希望能够牢牢地跟上激光技术迅速向前发展的脚步，并进一步促进激光技术的创新以及其应用领域的扩展。

一、激光加工技术的原理和优势

（一）激光加工的原理

激光加工是将激光束照射到工件表面，以激光的高能融化、切割材料以及改变材料的表面性能。激光加工是无接触加工，工具与工件之间不会产生阻力，加工对象变形较小，在加工时不会产生噪声和振动。激光束极细，可以加工极小的工件，并且可以保证加工质量。

（二）激光加工的优势

1.它是无接触加工，高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。

2.它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。

3.激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。

4.激光加工过程中，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。

5.它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。

6.激光束易于导向。聚集实现作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此，它是一种极为灵活的加工方法。

7.使用激光加工，生产效率高，加工质量可靠，经济效益和社会效益显著。

二、激光加工技术在机械制造业中的重要应用

激光加工技术在机械领域的零件生产和加工制造等方面可以用于切割、焊接、热处理、打孔、标记、内腔加工、快速成型以及修复等。

（一）激光切割机产品的飞速发展

激光切割系统一直是激光加工应用最广泛的一项技术，这就致使激光切割机产品迅速发展起来。随着各企业用户对激光切割技术特点的逐步深入了解和示范性采用，带动了国内多数机械制造企业纷纷转向生产激光切割机。上海团结普瑞玛激光设备公司是我国产量最大的生产企业，年订货已超过100余台。

CO

2

激光切割机在二维切割方面应用很广，进行小批量生产时具有很好的柔性。经过资料查阅了解到:欧洲已安装了12000多台，北美安装有11000多台，日本安装有10000多台，中国大陆安装数约为800台，功率逐渐由2KW提升到3KW、4KW，可

见CO

2激光切割机已经成为国内主要热门产品。随着应用面扩大，高功率CO

2

激光器

国内产品必将牵引我国激光销售快速增长。

激光切割技术用在零件生产线上，做平板切割等工序，配合其生产产品的一道工序，可为完成产品零件生产解决加工关键，或提高加工速度。三维切割的应用主要在于管类零件的加工，在市场上已经有管类零件激光切割设备，采用这一设备可以实现自动加载和加工。

（二）激光焊接手段的广泛应用

激光焊接技术在国内的应用正迅速扩大，主要用于电池、电器、仪表、五金工具及钢铁、航空航天、汽车等工业。

目前激光焊接应用主要分为三大类:

第一类是用于移动通讯如手机电池的焊接，其他如电容、电器、仪器仪表元器件的焊接。

第二类主要是对金刚石锯片的激光焊接。目前欧洲已大量采用CO

2

激光器将金刚石刀头焊接到锯片基体上，这种工艺符合安全要求。

第三类是对钢板的激光焊接。这方面的应用多在钢铁工业(如钢板在线拼焊、带钢拼焊等)、汽车板拼焊(有的在钢铁厂、有的在汽车厂)以及各种壳体类零件焊接、其激光焊接系统不是定型产品，多为“量身定做”。

法利莱大功率激光科研基地生产的专用激光焊接机，能成倍提高焊接质量。其焊接接头强度高，可以达到与母材等强度，设备性能稳定、可靠性高，并且在国内率先开发出汽车排气管、传动部件和生产工件的激光焊接成套设备，能成倍提升生产效率和使用寿命，经济效益显著。

（三）激光表面强化与热处理技术的重要体现

激光表面强化与热处理技术是近20年来发展起来的一种新型材料表面处理技术。其中一项技术激光相变硬化（激光淬火）是激光热处理研究最早、最多、进展最快、应用最广的一种工艺，适用于大多数材料和不同形状零件的不同部位，可提高零