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大功率激光加工技術(shù)在機械工業(yè)中的應用
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時(shí)間：2013-05-02
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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激光加工是20世紀60年代初期興起的一項新技術(shù)，廣泛應用于農業(yè)機械、工程機械、糧油機械、特種汽車(chē)、鋸片及造船等行業(yè)。尤以在機械行業(yè)的發(fā)展速度最快，而在機械制造業(yè)中的廣泛使用又進(jìn)一步推動(dòng)了激光加工技術(shù)的工業(yè)化。
20世紀70年代，美國進(jìn)行了兩大研究：一是福特汽車(chē)公司進(jìn)行的車(chē)身鋼板的激光焊接；二是通用汽車(chē)公司進(jìn)行的動(dòng)力轉向變速箱內表面的激光淬火。這兩項研究推動(dòng)了之后的機械制造業(yè)中的激光加工技術(shù)的發(fā)展。到80年代后期，激光加工的應用實(shí)例有所增加，其中增長(cháng)最迅速的是激光切割、激光焊接和激光淬火。這3項技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展成熟，應用也很廣泛。進(jìn)入21世紀初始，“激光技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室”和“激光加工國家研究中心”率先在武漢法利萊切割系統工程有限公司組建了激光工業(yè)科研組，并選定重點(diǎn)研究項目，以法利萊公司作為生產(chǎn)和研究基地。自此，大功率激光加工技術(shù)才得以在我國機械工業(yè)領(lǐng)域落地生根。
激光加工技術(shù)之所以得到如此廣泛的應用，是因為它與傳統加工技術(shù)相比具有很多優(yōu)點(diǎn)：一是非接觸加工，沒(méi)有機械力；二是可以加工高硬度、高熔點(diǎn)、極脆的難加工材料；三是加工精度高，熱變形很小，加工質(zhì)量高； 四是與現代數控機床相結合，使激光加工具有加工精度高、可控性好、程序簡(jiǎn)單、省料及污染少等特點(diǎn)。下面，綜合介紹在機械工業(yè)中應用比較廣泛的幾種激光加工技術(shù)。
1.激光切割
激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度光束照射工件，材料吸收激光能，溫度急劇升高，工件表面開(kāi)始熔化或氣化，并吹入活性氣體助燃。隨著(zhù)激光束與工件的相對運動(dòng)，在工件上形成切縫。激光照射工件表面時(shí)，一部分光被吸收，另一部分光被工件反射。吸收部分轉化為熱能，使工件表面溫度急劇升高，材料熔化、氣化，產(chǎn)生黑洞效應，使材料吸收率提高，迅速加熱切割區材料。此時(shí)吹氧可以助燃，并提供大量熱能，使切割速度提高；還可吹走熔渣，保護和冷卻鏡頭。
激光切割有很多特點(diǎn)：激光可切割特硬、特脆和特軟材料；切縫寬度很窄；切割表面光潔；切割表面熱影響層淺，表面應力??；切割速度快，熱影響區??；適合加工板材。
在工業(yè)機械生產(chǎn)制造中，“激光技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室”和武漢法利萊聯(lián)合研制的WALC4020寬幅面數控激光切割機（見(jiàn)圖1），除了可以達到上述要求及切割幅面寬的特點(diǎn)外，還具有以下技術(shù)創(chuàng )新點(diǎn)：懸臂倒掛橫梁、直線(xiàn)電動(dòng)機驅動(dòng)、SIEMENS 840D控制器、專(zhuān)有光束質(zhì)量調整系統、穿透檢測、自動(dòng)聚焦、打孔切割雙流量控制系統以及垂直升降式交換工作臺結構等。這些技術(shù)創(chuàng )新使WALC4020激光切割機的技術(shù)性能超過(guò)其他同類(lèi)產(chǎn)品，達到國際先進(jìn)水平。 
2.激光焊接
激光焊接是一種高速度、非接觸、變形小的生產(chǎn)加工方法，非常適合大量而連續的加工過(guò)程。法利萊大功率激光科研基地生產(chǎn)的專(zhuān)用激光焊接機，或融合焊接、切割于一體的激光加工設備，能成倍提高焊接質(zhì)量。其焊接接頭強度高，可以達到與母材等強度，設備性能穩定、重復性好、可靠性高，焊接接頭無(wú)脫斷，并且在國內率先開(kāi)發(fā)出汽車(chē)排氣管、傳動(dòng)部件和生產(chǎn)工件的激光焊接成套設備，能成倍提升生產(chǎn)效率和使用壽命，經(jīng)濟效益十分顯著(zhù)。
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