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摘要：激光技术以其自身在工作效率、加工精度及清洁性等方面的独特优势，在不同技术领域有广泛应用，其中激光微加工技术即可应用于机械制造中。激光加工技术切合新科技节能环保的现代化理念，易于操作，柔性好，效率高，具备强大的可适应性、可控性及可靠性，加工精确而完整性好，能有效延长产品的使用寿命。激光加工技术有着明显的优势与发展前景，激光切割技术、激光焊接技术、激光熔覆技术与激光打标技术均在机械制造与加工中发挥着重要作用。
关键词：激光加工技术；机械制造
引言
激光具有高亮度、高方向性、高单色性以及高相干性等特性，基于这些优良特性，激光已经成为一种极具吸引力的工具和研究对象，因此自激光技术问世以来就受到诸多领域的关注。自主创新的一个重要方面就是进行技术创新，这也包括激光加工技术这一国际公认的先进技术。持续改进与完善激光加工技术，即可有效促进机械制造业的发展。
1激光加工技术的原理、特点及优势
1.1激光加工技术的原理
激光加工技术的原理是通过激光发生器发出的激光经过转换，经过透镜聚焦得到平行度很高的柱状或带状的光束，获得极高的能量密度集中到加工材料上很小的一个区域，加工材料在吸收激光照射的能量后在极短时间内迅速升温，会根据加工材料性质的不同发生一系列的物理或化学变化而被熔化、烧蚀甚至汽化。伴随着激光能量的不断被吸收，加工材料凹坑内的金属蒸气迅速膨胀，相应的压力也突然增大，造成高速喷射出爆炸式的熔融物，在加工材料的内部形成方向性很强的冲击波（热应力），从而达到使加工材料被去除、连接、改性和分离、改变材料的性能等加工的目的。其是加工材料在光热效应下产生高温熔融和受冲击波抛出的综合作用，其实质是将一定功率密度的激光束聚焦在加工材料上，使激光与材料在光热效应下作用产生高温熔融和受冲击波抛出的一种综合过程。
1.2激光加工技术的特点及优势
1.2.1加工速度快
因为激光能量束密度高，热影响的范围比较小，这就意味着激光微加工技术能够在保证加工质量的基础上，实现对各类高硬度、高脆性和高熔点材料的有效处理和加工。反映在集成电路的制造上，就是能够减小变形问题的出现，提高微电子产品的加工速度。并且能够显著提高同一批次的产品在加工效果上的一致性。
1.2.2无需机械接触
传统加工技术需要给予加工材料以机械挤压或应力才能实现加工目标，而在挤压或压力的过程中会对材料造成一定的损害。激光微加工技术安全可靠，在进行加工时能够避免这一过程，即无需发生机械接触，不会导致加工产品出现源于接触的损坏，同时能够避免因为加工而产生的“三废”，减轻环境负担，可以真正称为“绿色生产”。加上成本控制水平高，不受加工数量的限制，激光微加工技术已成为了现代电子制造业中的关键技术，代表着未来加工技术的发展趋势。
1.2.3激光直写
激光直写技术集计算机控制与微细加工技术的优势于一体，灵活性高，又简化了工艺。其制作精度能够达到亚微米量级。激光直写技术弥补了传统直写技术的不足，突破了模板的桎梏，在加成法与减成法的制造方式中均能应用。激光微加工技术以其优良的工艺集成度和直写效率，能够满足不同批量，尤其是小批量的集成电路制造的需要，还可较为理想地实现快速试制。
2激光加工技术在机械制造中的应用
2.1激光切割技术的应用
激光切割技术是工业材料主要的切割手段，激光器与数控技术也在持续发展。激光设备在实施切割时，激光束能够聚焦为非常小的光点，将激光切割机的作用功率达到最大化，切割速度是非常快的，当然精度也相当高，同时，保证了工件不会发生变形情况。激光切割技术运用热切割实现操作，切割进行之时受到影响的区域非常小，不会波及到较大的范围，也能够加工某些非金属材质。激光切割技术具备的能量很大，并且可以很方便地控制密度，同样也适用于局部操作。综合来看，大幅面激光切割机已经被全世界很多重工业企业所使用。当前，对工程机械板材进行加工主要使用两种激光切割机：CO2激光切割机与光纤激光切割机。光纤激光的传播在光纤中进行，具有更好的通过性，能量束也非常高，而热影响却更小，会形成更窄的切割线，这样下料效率就会更高，也更能有效使用材料，更加降低板材下料时的热变形。
2.2激光焊接技术的应用
将激光焊接应用于机械制造，可增加焊缝强度，减少焊后矫正工作，外观结构更完美。激光焊接在工程机械推土机中有着广泛应用，并且对厚钢板进行激光焊接的工艺已得到优化。将激光焊接齿轮技术应用于汽车变速器的加工，不但生产效率高且不会浪费原材料。激光焊接齿轮技术极大地提高了机械用变速器齿轮的制造水平。激光焊接技术应用于汽车制造中，不但能够加大车体的强度，而且凭借其优点，使焊缝外形更加美观流畅，功能和形态达到了完美契合，成为某些汽车构件加工的主要焊接手段。叉车、推土机等一些工程机械的驾驶室在外形上显得笨重呆板，在其设计制造中引入激光焊接是必然手段，机械外观会给人以美观明快的感觉。
2.3激光熔覆技术的应用
激光熔覆技术的基本原理是使高功率与高密度的激光束作用于基体表面，使之出现一层微熔层，预置直特定成分的熔合金粉，也可同步添加，以此均匀修复受到磨损的零部件，这是一种增材制造技术。激光熔覆技术的灵活性较强，零部件的堆焊区域与材料是可选的，并且性能也具有可选性，为差异化定制产品提供了强有力的技术支撑。例如，大功率推土机底盘用履带涨紧弹簧筒受到磨损需要修复，即可使用激光熔覆技术对磨损区域实施增材处理，从多个方面检测耐磨指标，熔覆状态层硬度梯度较合理，表面硬度达标，金相组织亦很好，有效延长大功率推土机弹簧筒3倍的寿命。不仅限于机械再制造，在新品上应用激光熔覆技术更换原镀铬加前期感应热处理技术，也会极大增强产品的竞争力。
2.4激光打标技术的应用
激光打标技术通过高能量密度的激光在工件局部进行照射，使其表层材料发生气化或出现颜色变化，利用化学反应而留存永久性标记。激光打标技术对传统打标方法而言有着明显优点：（1）与工件间没有接触，不发生切削力，热影响也小，可有效维持工件精度，能应用于多种材料，标记精细且持久。（2）激光在时间与空间上均有良好的控制性，对工件的材质、大小、形状及加工环境存在较大的自由度，尤其适合进行自动化加工与特殊表面加工。（3）激光有刻划精细的特点，所制作的标记难以更改与仿造。（4）容易与计算机数控技术配合，制作出多种不同的文字、符号与图案，可通过软件对图样进行设计标刻或更改，满足现代化生产要求。（5）清洁无污染，绿色环保。激光打标技术因其优点而在各行业中广泛应用，为现代化制造企业树立机械品牌形象发挥着重要作用。
结束语
相信随着激光加工技术的不断发展以及互联网+、5G等信息化技术的引进吸收，必将推动激光加工技术在机械制造行业的应用，随着社会的发展，激光加工作为一种安全可靠、性能稳定且适应性更广的加工方法将进一步展现其良好的应用前景。
参考文献：
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