劉晴云，張飛飛，陳雪嬌

（西安超碼科技有限公司，陜西 西安 710038）

農(nóng)業(yè)機械制造行業(yè)是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要組成部分，也是直接影響我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的核心環(huán)節(jié)。激光加工技術(shù)作為我國機械制造行業(yè)中的主要板塊，其自身不斷創(chuàng)新的制造技術(shù)和新問題對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來說，具備深遠意義。

1 激光加工技術(shù)概論

1.1 概論

激光加工技術(shù)指的是利用激光光束與實際物體相互作用的特殊性，對實體材料進行結(jié)構(gòu)切割、焊接、打磨、打孔以及微處理等加工處理。激光加工技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在汽車制造、電子、航空航天、工業(yè)冶金以及機械制造等重要的經(jīng)濟發(fā)展行業(yè)，在提升產(chǎn)品品質(zhì)、提高生產(chǎn)效率、實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、有效節(jié)省材料等方面起到了重要作用。激光加工技術(shù)從20 世紀60 年代開始興起，屬于智能化、高柔和性質(zhì)的工業(yè)加工技術(shù)，其主要功能集合數(shù)字控制技術(shù)、材料加工技術(shù)、CAD 技術(shù)以及激光制造技術(shù)為一體，自身可適用范圍極為廣泛。現(xiàn)今激光加工技術(shù)已經(jīng)成為一種多學科交叉的綜合性質(zhì)的先進的制造技術(shù)。激光技術(shù)具備較多優(yōu)點，比如：熱量影響范圍小、對環(huán)境無污染、區(qū)域加工具備選擇性、非接觸的工作模式、加工材料精準度高等。因其自身技術(shù)上的優(yōu)點，在農(nóng)業(yè)機械制造中的使用越來越頻繁和廣泛，農(nóng)業(yè)設(shè)備通過激光加工技術(shù)，可以提升種子活力、促進農(nóng)作物的生長和發(fā)育、平整農(nóng)田地勢、提升水資源灌溉能力。

1.2 工作原理

激光加工技術(shù)充分利用高功率、高密度的激光光束，促使所照射的材料發(fā)生融化和汽化，從而進行材料穿孔、切割以及焊接等相關(guān)操作。早期的激光設(shè)備由于自身功率較小，普遍使用在小范圍或者連接要求不高的生產(chǎn)工藝上，但是到20 世紀70 年代后，工業(yè)生產(chǎn)中逐漸出現(xiàn)大功率二氧化碳激光設(shè)備以及高重復、高頻率鋁石激光設(shè)備，不斷加深了工業(yè)生產(chǎn)對于激光設(shè)備與工藝原理的研究進程，推動了激光加工技術(shù)的發(fā)展速度[1]。目前，數(shù)千瓦的激光設(shè)備已經(jīng)成熟地被使用在各種材質(zhì)和高速切割、熱處理以及高溫焊接等工業(yè)生產(chǎn)方面。由于在工業(yè)生產(chǎn)中，各種具有專業(yè)性質(zhì)的激光加工設(shè)備相繼出現(xiàn)，并且在實際運作時，可以有效地與計算機數(shù)字化控制系統(tǒng)、工業(yè)智能機器人技術(shù)相結(jié)合，一定程度上提高了激光加工設(shè)備的自動化使用水平與功能，其中現(xiàn)階段比較常用的是固體激光設(shè)備和氣體激光設(shè)備。

2 激光加工技術(shù)的發(fā)展

激光加工技術(shù)相比傳統(tǒng)的工業(yè)制造技術(shù)來說，具備較強的優(yōu)勢，在實際工作中，激光加工技術(shù)可以實現(xiàn)在材料加工過程中與制造材料零接觸，這最大限度地減少了對原材料零件的沖擊概率。此外，在生產(chǎn)中使用激光加工技術(shù)對機械進行生產(chǎn)處理時，由于激光技術(shù)對于材料生產(chǎn)的破壞性較低，并且激光光束所帶來的能量密集度較高，這使其在實際生產(chǎn)應(yīng)用時不會對設(shè)備的原本形態(tài)造成太大影響，特別是想要進行局部加工時，使用激光設(shè)備進行處理后，機械設(shè)備所受到的光束熱量影響較小，這也使設(shè)備在后期維護和修改工序大大減少。同時激光光束在生產(chǎn)時具備良好的導向和聚焦功能，這也促使設(shè)備在生產(chǎn)中，激光加工技術(shù)可以有效地按照生產(chǎn)需求進行靈活調(diào)整。此外，在機械生產(chǎn)中，利用激光加工技術(shù)不僅可以有效提升生產(chǎn)效率，而且還能最大限度地提高生產(chǎn)環(huán)保性能[2]。

3 激光加工技術(shù)實際應(yīng)用

3.1 零件修復的應(yīng)用

激光加工技術(shù)在零件修復方面，主要使用的是激光融覆技術(shù)。激光融覆技術(shù)是一種全新的工業(yè)表面完善技術(shù)，在生產(chǎn)中主要依靠不同的原材料增添方法，使用融化覆蓋等相關(guān)手段，在零件表面上增加涂層或者覆蓋材料，經(jīng)過激光照射后，在零件或者機械表面形成一層薄薄的覆蓋保護層，然后表面涂層經(jīng)過快速冷卻后可以進一步固化，促使零件整個機體整體呈現(xiàn)冶金結(jié)合的表面涂層，可以明顯提升機械零部件的耐磨、耐腐蝕以及抗氧化能力，以此實現(xiàn)對機械零部件進行修繕的最終目的。這樣不僅滿足了機械對于零件表面的特殊要求，還能大規(guī)模節(jié)省貴重金屬的使用。相對傳統(tǒng)的零件修復技術(shù)來說，激光融覆技術(shù)在實際操作中，稀釋程度較小，并且在零件表面形成保護涂層的組織密度較高，激光融覆技術(shù)可以有效提高零件表面的耐磨程度，在日常生產(chǎn)中，主要用于零件產(chǎn)生磨損后，進行相關(guān)的表面涂層修補，也可以用于提升新制造零件表面的綜合性能[3]。由于農(nóng)業(yè)機械在生產(chǎn)過程中，重要組成部分和零件是氣缸區(qū)域中的外套和活塞等相關(guān)區(qū)域零件，特別是在運轉(zhuǎn)中，其經(jīng)常處于高溫、高壓、高腐蝕等不良環(huán)境下，十分容易造成零件的日常磨損。因此，對于這樣的區(qū)域，需要定期對其零件進行報廢處理，而對于工業(yè)設(shè)備來說，在日常工作中自身的磨損程度也需要格外關(guān)注，所以增加零件表面耐磨損程度對于提升工業(yè)設(shè)備的使用壽命和零件壽命具有重要意義，激光融覆技術(shù)可以很好地實現(xiàn)機械對此方面的使用需求，對于零件的總體性能和可行性，具有更高的保障。

3.2 激光切割技術(shù)的應(yīng)用

激光切割在激光加工技術(shù)中是最常見的金屬加工手段，其主要的工作功能體現(xiàn)在依靠高精準度、高密度的激光束進行掃描，以此提高被掃描區(qū)域的局部溫度，使加工材料在近千度的溫度下發(fā)生形態(tài)變化，而切割后，設(shè)備使用高壓氣體將融化后的部分吹走，最終實現(xiàn)整個切割流程的完成。激光切割技術(shù)在工作中使用了激光聚集能量的特點，這是其他農(nóng)業(yè)設(shè)備切割技術(shù)不能實現(xiàn)的一個優(yōu)勢。激光切割技術(shù)在農(nóng)業(yè)設(shè)備生產(chǎn)中，利用切割技術(shù)不僅可以保持金屬材料的外形不變，還可以最大程度地節(jié)省加工時間，一定程度上也減少了原材料的浪費，大大減低了生產(chǎn)成本，所以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)設(shè)備制造中，利用激光切割技術(shù)能夠解決經(jīng)常涉及到的高厚度、大規(guī)格農(nóng)業(yè)生產(chǎn)零件的設(shè)計和制造問題，相比傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)零件制造技術(shù)來說，其自身優(yōu)勢為整體生產(chǎn)過程中提供了較高的精準度保障。并且，激光切割技術(shù)在生產(chǎn)過程中可以及時解決農(nóng)業(yè)機械在零件加工中的切割問題，由于其技術(shù)自身具備較強的穿透能力，可以在不影響零件外形狀態(tài)的情況下，進行精準切割，充分發(fā)揮自身獨特的作用[4]。

3.3 焊接技術(shù)的應(yīng)用

激光加工技術(shù)中，激光焊接是其重要的組成部分，比傳統(tǒng)的焊接技術(shù)優(yōu)勢多。激光焊接技術(shù)是激光束通過光速運動進行高聚能技術(shù)操作，可以針對農(nóng)業(yè)機械結(jié)構(gòu)中機械表面進行高集中度的光束照射，使需要進行焊接的農(nóng)業(yè)材料充分熔解，以此實現(xiàn)焊接工作的完成。并且在激光焊接中部分農(nóng)業(yè)機械可以不使用連接材料進行焊接，使其零件的焊接部位沒有雜質(zhì)，最大限度地降低焊接處的蜂窩、焊孔以及焊接殘渣對于焊接設(shè)備的不利影響，避免出現(xiàn)材料斷裂或者嚴重腐蝕，提升焊接件的整體質(zhì)量。此外，使用激光焊接技術(shù)進行材料的焊接，由于其焊接表面不用直接接觸，因此可以焊接許多常規(guī)焊接技術(shù)達不到的部位，能夠有效實現(xiàn)遠距離焊接，有效解決傳統(tǒng)焊接位置難以選擇的問題。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，收割設(shè)備和播種設(shè)備在機械使用過程中，都承擔著較高的能量負荷，設(shè)備在高壓力、高負荷的情況下經(jīng)常會產(chǎn)生不同程度的損耗，使用激光焊接技術(shù)針對磨損部位進行焊接，不僅可以提升農(nóng)業(yè)機械焊接表面的總體質(zhì)量，一定程度上還提升了農(nóng)業(yè)機械的整體功能和設(shè)備性能，延長設(shè)備的使用壽命[5]。

3.4 快速成型技術(shù)的應(yīng)用

激光快速成型技術(shù)在實際應(yīng)用中，需要與計算機技術(shù)進行高度融合，是一種新型的激光制造技術(shù)。該技術(shù)的主要工作原理是依靠3D 數(shù)據(jù)將設(shè)備實體進行模型轉(zhuǎn)化，并且結(jié)合液態(tài)光元素敏感數(shù)據(jù)材料，在激光或者紫外線光波能量的作用下，最終形成一系列固體材料。在運用激光快速成型技術(shù)時，首先需要將數(shù)據(jù)制成模型輸入計算機程序中，由計算機中的光線路徑系統(tǒng)，針對激光設(shè)備輸出的光束進行控制。在整體激光成型過程中，光束在設(shè)定范圍內(nèi)來回移動所接觸到的區(qū)域模型由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，再由計算機進行相關(guān)輔助，完成模型的掃描和最終制作刻畫。最后逐個階層進行光敏聚合材料的固化、堆積后形成樣板零件，以此作為生產(chǎn)零件的具體模型。激光快速成型技術(shù)不僅運用了激光技術(shù)，還運用了CAM 技術(shù)、CNC 技術(shù)、CAD 技術(shù)以及精密伺服驅(qū)動技術(shù)等，在操作性能上，相比傳統(tǒng)的制造技術(shù)，其自身具有良好的復制性能和互換性能，制造成本較低，制造周期較短。并且激光快速成型技術(shù)與激光切割技術(shù)相同，在實際零件加工時，可以實現(xiàn)非接觸式操作，有效避免噪聲和殘余力相關(guān)問題。另外，激光快速成型技術(shù)可以實現(xiàn)模具的快速制造，尤其適用于新零件制造，最大限度地提升了農(nóng)業(yè)機械制造的企業(yè)競爭力和經(jīng)濟效益。

4 結(jié)束語

我國是農(nóng)業(yè)大國，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來說，效率和質(zhì)量一直是發(fā)展的重點。隨著我國農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷擴大，農(nóng)業(yè)機械制造中，零件的制造和維護成為了現(xiàn)階段發(fā)展的難點。因此技術(shù)人員應(yīng)該積極完善激光制造技術(shù)，并且將該技術(shù)有效地與農(nóng)業(yè)機械制造行業(yè)相結(jié)合，以此提升農(nóng)業(yè)機械制造行業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量保證。