機(jī)械由于其自身應(yīng)用的特點(diǎn)和工作對(duì)象的復(fù)雜性,尤其是機(jī)械制造行業(yè)的設(shè)計(jì)加工手段比較落后,使其創(chuàng)新少,新產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng),成本高,制造質(zhì)量比較粗糙,產(chǎn)品壽命相對(duì)較短。為了大力提高機(jī)械的制造技術(shù),并與其他機(jī)械制造業(yè)平行發(fā)展,必須加大激光等先進(jìn)制造技術(shù)在農(nóng)業(yè)制造中的應(yīng)用力度,提高機(jī)械制造企業(yè)的現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)水平。
1 激光快速成型在機(jī)械制造中的應(yīng)用
快速成型技術(shù)就是直接根據(jù)CAD模型快速生產(chǎn)樣件或零件的技術(shù)總稱。它集成了CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和材料技術(shù)等現(xiàn)代科技成果,是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。它能根據(jù)CAD模型(電子模型)自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想物化為具有一定功能的原型或直接制造零件,在不用模具和工具的條件下生成幾乎任意復(fù)雜的零部件,解決了從設(shè)計(jì)到制造的快速對(duì)接問題。因此,該技術(shù)可以對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速評(píng)價(jià)及修改,有效地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期,降低了開發(fā)成本,滿足了當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)口益激烈的市場(chǎng)對(duì)新產(chǎn)品快速開發(fā)和快速制造的要求,提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。
激光選區(qū)燒結(jié)是快速成型制造中的重要工藝方法之一。該技術(shù)采用逐層材料添加的原理,對(duì)三維實(shí)體模型進(jìn)行切片分區(qū)處理,生成激光燒結(jié)的掃描路徑;然后,通過x-Y激光掃捕儀使激光束沿掃描路徑掃描,逐層燒結(jié)同化同體粉末材料(如塑料粉、尼龍粉、蠟、陶瓷或)、金屬與粘結(jié)劑的混合粉或金屬粉等,經(jīng)過燒結(jié)與層層疊加后,最終形成所需的三維工件。這種制造方法具有成型速度快、精度高、表面質(zhì)量好、后置處理簡(jiǎn)單和省時(shí)等特點(diǎn),是一個(gè)具有生命力的技術(shù),為制造技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了一種新方法。
機(jī)械生產(chǎn)過程具有特殊性。零件多具有較復(fù)雜的形狀,如耕地機(jī)械、整地機(jī)械和收獲機(jī)械等。此外,復(fù)雜曲面較多,如犁體曲面、旋耕機(jī)旋刀、水泵葉輪和送料螺旋等,而且根據(jù)具體的生產(chǎn)情況不同,其形狀還需相應(yīng)調(diào)整。因此,利用傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法研制這種機(jī)械零件,不僅研制開發(fā)時(shí)間長(zhǎng),加工工藝復(fù)雜,而且很難達(dá)到理想的效果。運(yùn)用先進(jìn)的激光快速成型集成技術(shù),不僅大大縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期,降低開發(fā)成本,而且制造質(zhì)量也優(yōu)于傳統(tǒng)制造方法。
2 激光表面強(qiáng)化與熱處理的應(yīng)用
激光表面強(qiáng)化與熱處理技術(shù)是近20年來發(fā)展起來的一種新型材料表面處理技術(shù)。激光表面強(qiáng)化技術(shù)的原理是利用激光穿透能力極強(qiáng)的特點(diǎn),當(dāng)把金屬表面加熱到僅低于熔點(diǎn)的臨界轉(zhuǎn)變溫度時(shí),其表面迅速奧氏體化,然后急速自冷淬火,金屬表面迅速被強(qiáng)化。激光表面強(qiáng)化與熱處理可以分為3類:一是激光照射時(shí)金屬不熔化,只是組織發(fā)生變化,這類工藝主要為激光相變硬化(激光淬火);二是激光照射時(shí)金屬熔化,冷卻后組織發(fā)生變化或加入其他元素改善表面性質(zhì),包括激光熔凝、激光合金化、激光非晶化和微晶化等;三是激光照射時(shí)金屬表面發(fā)生汽化,從而發(fā)生組織變化,這類工藝主要為激光沖擊硬化。上述各種激光熱處理工藝共同的理論基礎(chǔ)是激光與物質(zhì)的相互作用規(guī)律及其金屬學(xué)行為。
激光熱處理是傳統(tǒng)熱處理技術(shù)的發(fā)展和補(bǔ)充,它可以解決其它表面處理方法無法解決或不好解決的材料強(qiáng)化問題。經(jīng)過激光處理后,鑄層表層強(qiáng)度可達(dá)HRC60以上,中碳、高碳鋼以及合金鋼的表層硬度可達(dá)HRC70以上,從而提高其抗磨損、抗疲勞、耐腐蝕和防氧化等性能,延長(zhǎng)其使用壽命。
激光熱處理在汽車行業(yè)應(yīng)用極為廣泛,在許多車關(guān)鍵件上(如缸體.缸套、曲軸、凸輪軸、排氣閥、閥座或活塞環(huán)等)幾乎都可以采HJ激光熱處理。同樣,農(nóng)用機(jī)車也應(yīng)該廣泛使用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,機(jī)器的工作條件是多種多樣的,有些機(jī)器(犁、中耕機(jī)、播種機(jī)和收割機(jī))直接在磨料介質(zhì)中工作,使許多零件磨損很快。另一方面,為了獲得足夠的強(qiáng)度,機(jī)器的材料用量較大,不僅浪費(fèi)材料,而且顯得笨重。對(duì)于此類零件,激光硬化處理后的硬度比常規(guī)淬火硬度高5%一20%,激光合金化可以根據(jù)要求選擇加入新材料,形成以基材為基礎(chǔ)的新合金層,以獲得滿意的性能。此外,由于處理后性能的提高,可以選用低性能的基材,從而減少了基材的質(zhì)量。
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