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激光加工技术在工程机械制造中的应用分析

2017/7/21    来源:互联网    作者:李敏  马志国      
关键字:机关高级工技术  机械制造  应用与实践  
激光加工技术作为一项科学技术在当代被多种工程领域广泛应用。作为科学发展中涌现的新型产物,这项技术为武器装备、农业机械、工业机械、医疗卫生等领域带来很多福音。随着经济建设的快速发展,科技技术的不断进步,对激光技术的施工质量也不断提高。在工程机械制造中应用激光加工技术,是本文所要集中探讨的。旨在与业界统统探讨如何更加有效地提供机械产品的制造精度和质量。

    0 引言

    工程机械制造业在当今世界的地位可谓十分重要。尤其是在我国家的支柱产业中占有的位置是相当重要的。随着全球经济发展的迅猛进程,机械制造行业的发展前景和潜力是非常巨大的。需要不断提升质量,才能在世界范围内夺得一席之地。不过在通往工程机械强国的道路上并非一帆风顺,科技水平和技术水平还制约着我国工程机械领域的发展。因此,必须对这个领域进行大胆的改革和创新,才有可能开拓出一条康庄大道。改革和创新主要面临的问题就是技术创新,其中就包括了激光加工技术这一国际上认可的较为先进的技术手段。如果能够将这项技术予以改进和提高,那么提升工程机械制造实力将不是空谈。

    1 激光加工技术的干扰因素

    ①激光加工技术受激光的输出功率和照射时间影响大。激光输出功率越大,照射时间越长,获得的工件能量就越大。当焦点位置固定时,激光加工孔就会增大到一定程度。这是激光能量就发生了变化,随着照射时间而发生能量的发散。而时间太短能量密度就会过大,导致激光使用效率减小。

    ②当焦距与发散角在聚焦物镜的作用下发生功率反应时,如果聚焦无在焦面上获得的光斑直径较小,则功率密度较大,打出的孔就会深而小。

    ③焦点位置在工件表面的位置较低时,会产生喇叭口的切口,而且能量密度会导致焦点位置过高,工作表面的激光实在焦点略抵于工件,表现为尖面斑点过大。

    2 激光加工技术在工程机械行业中的应用现状

    工程机械行业加工的主材一般是厚钢板,在对碳钢板材进行切割操作时,采用激光切割已经在国外重工企业中得到广泛使用,这时由于采用激光切割精确度更高比等离子切割板材的误差小。而且激光切割质量非常光滑,在后期焊接时无需打磨就可直接进行焊接操作;激光切割机虽然投入较大,但是在后期的加工中,每进行一次激光加工,就会产生一定的成本节约。相比等离子切割机,虽然前期投入较大,但是后期消耗成本较低,长期使用下来,一台大幅面激光切割机比一台同幅面等离子切割机在运行消耗上要节约很多成本:使用激光切割机,提高了产品开发速度和品质,对于标准工艺手段是非常有效的选择。在日本、德国等工业发达国家,工程机械业已经将激光下料作为标准工艺手段广泛应用于工件切割工艺中。甚至有的大型企业要求能使用激光就不用其他切割方法。我国使用大幅面激光切割机的企业众多,但是于国外发达国家成熟的标准化应用,我国对激光加工技术的推广和应用尚处在初级阶段。

    3 激光加工技术在工程机械中的应用

    工程机械产品的各个部位都要标注上条码,著名产品标志、公司序列号以及生产标号等。对于厂家创造的品牌效应起到很好的促进作用。但是,工程机械加工行业内使用的传统激光加工技术,存在打孔针头小、字迹模糊、噪声大、速度慢等缺点,对打孔设备是一种损伤。对备件的消耗量也比较大。因此不适合现代化生产需求。

    激光加工技术作为现代精密加工方法,在工业企业机械加工领域之所以能够得到广泛应用,是因为它具有一些独特的优势:

    ①采用激光加工技术,工件之间可以不必接触,不会产生热能,保证精确度和准确度。通过多种材料的表面制作实践,基本达到百分之百的精确率,而且加工后的孔使用寿命长,结实耐用。

    ②激光的空间和时间的控制性非常好。对加工对象的材质、形状、加工环境、加工尺寸的要求不高。一般的工件,只要能够适合自动化加工的条件,均可在表面进行加工。

    ③采用激光进行加工,误差极小,而且激光加工技术不允许仿造标记和更改,因此产品的防伪度非常高,一般的加工技术无法达到其技术标准。

    ④激光加工技术符合现代全球绿色节能环保的工程机械加工技术要求。其高效能、无污染、低成本的加工特色,为工业企业广泛使用提供了广阔的前景。在激光加工车间,环境成就了工程机械品牌的新形象,现代化企业的生产过程是整洁、卫生、高效、优质的。

    3.1 激光打标技术的应用

    激光达标技术在生产厂家创造品牌效应时会起到非常重要的作用。在行业内采用激光打标技术避免过去传统打标技术的种种弊端,利用高能量密度的激光照射工件的局部位置,产生企划的化学反应,留下了标记。这是一种精密加工方法,在各行各业中都得到了广泛的应用。

    3.2 激光焊接技术的应用

    激光焊接技术在工程机械制造中也是比较关键的生产工艺。焊接技术的强弱直接影响到产品的成本和周期。虽然目前来说工程机械产品制造业多采用的还是传统的二氧化碳气体保护焊,但是由于其种种缺陷导致的质量问题,已经被很多企业所诟病。采用激光焊接技术,可以充分发挥其功能强大、可靠性高的特色,在焊接过程中,激光焊接可以不与工件接触,焊接工作状态稳定,对工件的热影响小,焊接后工件不易变形。焊接速度快,自动化程度高。在激光焊接技术应用比较多的工厂企业,为了提高焊接强度,减小变形,得到外观和结构都比较优越的工件,工程机械师们往往采用激光焊接来进行工件的焊接和焊后矫正工序。例如工程机械中的大型推土机,在进行激光焊接工序时通用的就是厚钢板机关管焊接工艺的优化技术。

    在对推土机进行主机架焊接过程中,采用二氧化碳气体保护焊接技术的结果就是热输入量较大,焊缝较长,因此焊后机架发生了严重的变形和扭曲。需要进行矫形工作,耗费时间长,耗费精力大,而且最终的效果依然不令人满意。该用了激光焊接工艺后,将激光填丝焊接到金属熔池后,利用功率较小的激光器对厚钢板进行了多层焊接。较小的热输入就实现了大厚钢板的焊接,这种效果是传统焊接技术达不到的。

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    图1 激光一电弧复合焊接示意图

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    图2 激光填丝焊接示意图

责任编辑:张纯子
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