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1、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进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2023 年 5 月 17 日金陵科技学院机电工程学院课程论文专用纸目录摘要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进展4二激光焊接手段的广泛应用4三激光外表强化与热处理技术的重要表达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
2、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进展展望6结论7致谢8参考文献9第 1 页共 9 页激光加工技术在机械制造领域中的应用与进展金陵科技学院 机电学院 孙志会摘要由于现代机械制造业的快速进展，机械制造已包含了一种的意义。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、治理学等最成就为一体的一个兴技术与兴工业。我们所了解的激光技术是 20 世纪 60 年月初进展起来的一门科学，在材料加工方面，已逐步形成一种崭的加工方法激光加工，它是利用光的能量，经过透镜聚焦，在焦点上到达很高的能量密度，靠光热效应来加工各
3、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进展机遇。在国家制定中长远期进展规划时，又将激光加工列为关键支撑技术， 由于它涉及国家安全、国防建设、高技术的产业化和科技前沿的进展，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。关键词激光高技术 应用重视进展规划金陵科技学院机电工程学院课程论文专用纸引 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，
4、被誉为“21 世纪的万能加工工具”，“将来制造技术的共同加工手段”。在激光技术进展的早起人们就开头了其机械工业的应用争论，激光加工技术的进展大大推动了整个机械制造业的快速进展， 并深刻地影响着世界各国科技水平的进展。有人推想，在21 世纪激光制造与加工技术将会引起一次的工业革命。本篇文章主要争论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进展展望，以此来了解激光加工技术在机械领域所表达的重要用途，期望能够为以后更深入开展激光加工制造争论打下根底。通过对课题的争论分析，也期望能够牢牢地跟上激光技术快速向前进展的脚步，并进一步促进激光技术的创以及其应用领域的扩展。一、 激光加工技术的原理
5、和优势一激光加工的原理激光加工是将激光束照耀到工件外表，以激光的高能溶化、切割材料以及转变材料的外表性能。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，可以加工微小的工件，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. 它可以通过透亮介质对密闭容器
6、内的工件进展各种加工。6. 激光束易于导向。聚拢实现作各方向变换，极易与数控系统协作，对简洁工件进展加工，因此，它是一种极为灵敏的加工方法。7. 使用激光加工，生产效率高，加工质量牢靠，经济效益和社会效益显著。第3页共 9 页二、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进展激光切割系统始终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快速进展起来。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承受， 带动了国内多数机械制造企业纷纷转向生产激光切
7、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 激光切割机在二维切割方面应用很广，进展小批量生产时具有很好的柔性。2经过资料查阅了解到:欧洲已安装了 12023 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，功率渐渐由 2KW 提升到 3KW、4KW，可见 CO2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 CO2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，协作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
8、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，承受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快速扩大，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。其次类主要是对金刚石锯片的激光焊接。目前欧洲已大量承受CO2石刀头焊接到锯片基体上，这种工艺符合安全要求。激光器将金刚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
9、、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，可以到达与母材等强度，设备性能稳定、牢靠性高，并且在国内领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。三激光外表强化与热处理技术的重要表达激光外表强化与热处理技术是近 20 年来进展起来的一种型材料外表处理技术。其中一项技术激光相变硬化激光淬火是激光热处理争论最早、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外形零件的不同部位，可提高零件的耐磨性和疲乏强度。激光外表强化与热处理技术在汽车工业应
10、用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理，同时在航空航天、机床行业和其它机械行业也应用广泛。在农机生产中的作用也很大，有些机器犁、中耕机、播种机和收割机直接在磨料介质中工作，零件磨损很快。为了获得足够强度，机器的材料用量较大，不仅铺张而且笨重。对于此类零件，激光硬化处理后的硬度比常规淬火硬度高 5一 20，激光合金化可以参与材料，形成合金层，获得满足的性能。此外，激光抛光外表技工艺的应用也格外重要，工业上生产的机械零件，在铣削的原始外表上，单个的铣削波浪清楚可见，激光抛光后这些波浪不复存在，最小抛光直径可到达 Ra0.3um。而且激光抛光工艺的三维加工力气格外显著。四激光打孔
11、技术的成熟使用激光打孔通用性强，已成为现代制造领域的关键技术之一。工业兴盛国家己将激光深微孔技术大规模地应用到航空航天、汽车制造、电子仪表等行业。国内比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和自然金刚石拉丝模的生产及钟表和仪表的宝石轴承、飞机叶片等行业的生产制造中。激光打孔正朝着多样化、高速度、孔径更微小的方向进展。例如，在飞机机翼上打上 5 万个直径为 0.064mm 的小孔，可以大大减小气流对飞机的阻力；高压水清洗环境多种多样，常常需要为特别的清洗环境重设计喷嘴，灵敏多变的激光打孔正好可以满足这种需求；汽车工业的燃油过滤器的厚度为 0.95mm，承受激光打孔速度可达 120 孔/s。在燃油出
12、口面没有凸起局部，也没有赃物，目前对于这一类质量零件还没有其他的加工方法可以做到。五激光标记技术的持续前冲激光标记是近年进展最快的一项应用技术，依据全球对激光加工系统销售总量的统计，激光打标机标记机仅次于激光切割机，占其次位。我国激光打标机的销售额始终占国内激光加工销售额的 50%以上，在较大范围内占据了国内市场，并大大地开拓了应用领域。已应用的行业有电子工业、汽车工业、工具量具、航空航天、仪器仪表等领域。在机械领域的应用尤为广泛而重要。值得一提的是激光内雕机也是快速进展的产品之一，它是通过激光诱导在玻璃体内形成炸裂点的光散射构成白色立体内雕图像。目前本技术已经取得进一步进展。国内已经开发出彩
13、色内雕技术，可在玻璃体内相继打出红、橙、黄、蓝、紫等颜色的图案，给内雕制品增加荣耀。六激光内腔加工技术的重要应用在光电通讯、制导和雷达等军工和医疗器械上，常常有一些高精度的内腔形体零件，这些零件口小型腔大，有的内腔外形还比较简洁。用传统的工艺方法，将它一分为二分别进展加工，避开不了装配误差的存在，影响产品的使用性能。借助激光加工技术，把激光对透亮材料的作用机理运用到内腔加工上，使上述间题得到解决。由于切割过程相当快速，聚焦点四周热传递造成的热损伤几乎为零。该方法是非接触加工，因而加工过程无变形，无噪声和化学污染，在机械制造中发挥很大用途。七激光快速成型技术的开发使用激光快速成型技术在模具制造的
14、应用最为广泛，可以用快速成型件直接用作模 具，也可作母模，翻制软模具，或者直接翻制硬模具。用激光快速成形技术制作外形简洁的精度模具，其优点尤为突出，该技术己在航空航天、电子、汽车、家电等工业领域得到广泛应用。但是，目前还存在着模具寿命相对较短的缺点，即使是金属面、硬背衬模具，其使用寿命也不及真正的金属模，所以快速成形模具较适合于单件小批量生产。八用于再制造业的激光熔覆技术及装备激光熔覆是一种的外表改性技术，用于再制造业，有其不行替代的优点，并优于其它加工技术。它主要是承受 5KW10KWCO高功率激光器及其系统。这方面较突出2的是大陆激光，他们在实践中应用了激光显微仿形熔覆技术，较大范围应用到
15、电力、石化、冶金、钢铁、机械的工业领域，修复了涡轮动力转动装置的重要零部件，始终到机组，如烟气轮机、离心式压缩机、螺杆压缩机、大型汽轮机、发电机、蒸汽轮机等近千台，同时还生产激光器及机组，成为这种技术的国内领头企业。此外，用激光熔覆对模具进展修复，可以大大提高模具的寿命，又不受外形和尺寸的限制。国内以激光加工站形式消灭从事这方面业务的有中科院金属所、北京、天津、杭州等地高校激光工程中心都为激光加工应用于再制造业发挥了较大作用。三、激光加工技术在机械领域的进展展望机械制造业装备水平的逐步提高，将会对激光加工设备制造业提出的要求，从而带动激光加工设备的进展。随着国内经济的快速进展和各种激光加工技术
16、系统的进步，机械激光应用市场在不断扩大，激光加工领域也在不断开拓。虽然我国的激光加工系统与国际相比差距还较大，但我国大多生产企业正积蓄力量稳步进入，国内机械行业应用市场有很大进展空间。将来在机械制造领域也必将有以下几点突破：一国家重视，各级政府部门乐观关注、规划、立项，多方面资金投入，逐步以企业为主，促进企业产品的自主创，技术升级。二国内各类机械制造业不断承受激光加工技术，使产品增加技术含量，加快产品更换代，满足市场对“共性化”产品的要求。三国内将逐步形成激光零部件配套企业，各类具有特色的激光加工系统制造商纷纷建立。四引进国外知名激光加工制造商，与国内合资生产，形成国际竞争国内化。五国内在主力
17、激光器方面逐步过关，将广泛进入市场应用。进入 21 世纪，激光微纳加工已从简洁的紫外曝光进展到直接刻蚀、微细沉积、微纳粉末成形、固化成形、关心压印、微焊接、微弯曲等多种工艺方法，机械激光加工技术将会连续不断向着微纳化方向进展。北京工业大学承受微纳粉末烧结制备获得微零件，华中科技大学承受微熔敷扫描布线技术获得 30um 左右的微细印刷线路。作为微纳制造的工具，飞秒激光在超精细加工制造领域的应用已成为世界科技工作者高度关注的目标，承受飞秒激光双光子分层直写扫描方法加工真三维微构造，到达复合材料微小零件微构造的直接加工。为今后高性能隐形技术、手机辐射屏蔽技术、超硬材料外表摩擦性能的争论供给了的技术实
18、施手段。瑞士西诺瓦公司SYNOVA S.A.利用微细水射流导引激光技术，获得长距离、高平行度的微细光束，从而大幅度降卑微加工对焦要求，同时利用水射流的冷却作用降低了加工的热影响，提高了加工质量，可适用于金属、超硬非金属等多种材料的切割和打孔。这必将使激光加工技术在机械制造领域得到广泛进展。结 论激光加工技术集成了光学，机械、电子、材料技术和计算机等技术，进展特别快速。随着国内经济的快速进展和各种激光加工技术系统的进步，激光加工技术应用市场将不断扩大，机械激光加工领域也必将不断开拓，在地域上将渐渐呈现出从兴盛地区普及到其他地区，在系统上将向高档激光加工系统、微细激光加工装备方向进展。在国内已创立
19、的一片大好形势下，我们殷切期望业内各企业能够深入争论进展激光加工技术，并制造具有自主创的产品，尽力避开低价位、低利润率的竞争，使国产设备走上越来越安康进展局势，同时也提高我们的高科技水平。激光先进制造技术的争论呈加速进展趋势，被加工材料的范围、工艺方法和应用领域不断拓展。随着争论和应用的不断深化，激光先进制造技术必将成为推动传统产业改造升级和其他高技术进展不行或缺的重要手段。致 谢时间过的如此快，“特种加工”这门课已经完毕了。虽然这门课看起来枯燥乏味，但是宇海英教师讲的很好，很生动。课上，很多难以理解的问题通过教师的讲解，我都能够清楚明白，很宠爱听宇海英教师讲的课。在此，很感谢宇海英教师课上的
20、专业指导。这一学期，我了解了也学到了很多有关特种加工的专业性学问。因此，就其中的一方面学问，即激光加工技术，做出了更加深刻地了解以及浅显的分析争论，通过查阅关于激光加工技术的大量资料、书籍以及刊物论文，加上自己的学问贮存，最终形成学术论文，以此对“特种加工”这门课的学习成果做出总结。参考文献【1】 陈继民，徐向阳，肖荣诗.激光现代制造技术.北京：国防工业出版社，2023 年.【2】 刘晋春，白基成，郭永丰.特种加工.北京：机械工业出版社，2023 年.【3】 刘其斌.激光加工技术及其应用.北京：冶金工业出版社，2023 年.【4】 张云霞.激光加工技术在农业机械制造中的应用.农技效劳，2023 年.【5】 乔建峰.论激光切割技术及其在农机制造中的应用.中国技术产品，2023,(18).【6】 陈粤晶.激光加工技术在农业机械制造中的应用与进展.农业装备与车辆工程，2023，8.【7】 宋威廉.激光加工技术的进展.激光与红外,2023.【8】 钟敏霖，刘文今.国际激光材料加工争论的主导领域与热点.中国激光，2023.【9】 周 潇.激光束加工技术全球进展趋势争论.经济师，2023，(11).【10】 浦诺威(德).激光制造工艺：根底、展望和创应用实例.北京：清华大学出版社，2023.