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、直接、快速、精確地將設(shè)計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)計到制造的快速對接問題。因此，該技術(shù)可以對產(chǎn)品設(shè)計進(jìn)行快速評價及修改，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)今競爭口益激烈的市場對新產(chǎn)品快速開發(fā)和快速制造的要求，提高了產(chǎn)品的市場競爭力和企業(yè)的綜合競爭能力。

　　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，對三維實體模型進(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、后置處理簡單和省時等特點(diǎn)，是一個具有生命力的技術(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)時間長，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，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。