Jako high-tech technologie, laserová technologie se používá téměř ve všech oblastech života. Technologie laserového zpracování označuje různé pokročilé technologie zpracování materiálů, které využívají laserové paprsky s vysokou hustotou energie jako prostředek ke změně formy nebo vlastností materiálů prostřednictvím fyzikálních a chemických interakcí mezi laserovými paprsky a materiály. Laserové zpracování zahrnuje více disciplín, jako je laserová fyzika, materiály, elektronika, strojní zařízení a inženýrský přenos tepla, a integruje různé technologie, jako je laser, výroba, řízení a počítačové aplikace. Stala se typickou pokročilou výrobní technologií, která prochází více obory a integruje více technologií. Laserové zpracování má vlastnosti bezkontaktní, žádné znečištění, malá tepelně ovlivněná plocha, vysoká přesnost zpracování a volitelné plošné zpracování a za specifických podmínek zpracování je nenahraditelné jinými výrobními metodami. Proto byla laserová technologie aplikována v mnoha průmyslových odvětvích.

Vzhledem k vlastnostem vlastní aplikace a složitosti pracovního předmětu má zemědělská technika, zejména zpětný návrh a způsoby zpracování v průmyslu výroby zemědělských strojů, málo inovací, dlouhé cykly vývoje nových produktů, vysoké náklady, hrubou kvalitu výroby, a relativně krátkou životnost produktu. Pro razantní zdokonalování výrobní technologie zemědělských strojů a její rozvoj souběžně s ostatními strojírenskými průmyslovými odvětvími je nutné zvýšit používání pokročilých výrobních technologií, jako je laser, v zemědělské výrobě a zlepšit úroveň moderních výrobních technologií ve výrobě zemědělských strojů. podniky.

Aplikace laserového rapid prototypingu ve výrobě zemědělských strojů:

Technologie rychlého prototypování je obecné označení pro technologii rychlé výroby vzorků nebo dílů přímo na základě CAD modelů. Integruje moderní vědecké a technologické výdobytky, jako jsou CAD technologie, CNC technologie, laserové technologie a materiálové technologie, a je důležitou součástí pokročilé výrobní technologie. Dokáže automaticky, přímo, rychle a přesně zhmotnit nápady na design do prototypů s určitými funkcemi nebo přímo vyrábět díly založené na modelech CAD (elektronické modely) a generovat téměř jakékoli složité díly bez forem a nástrojů, čímž řeší problém rychlého dokování od návrhu po výrobní. Proto tato technologie dokáže rychle vyhodnotit a upravit návrhy výrobků, efektivně zkrátit cyklus výzkumu a vývoje výrobků, snížit náklady na vývoj, splnit požadavky dnešního stále více konkurenčního trhu na rychlý vývoj a rychlou výrobu nových výrobků a zlepšit konkurenceschopnost výrobků a trhu. komplexní konkurenceschopnost podniků.

Laserové selektivní slinování je jednou z důležitých procesních metod ve výrobě rychlého prototypování. Tato technologie využívá principu přidávání materiálů vrstvu po vrstvě k rozřezání a rozdělení trojrozměrného pevného modelu pro vytvoření skenovací dráhy pro laserové slinování; poté je laserový paprsek snímán podél skenovací dráhy xY laserovým skenerem, aby se slinoval a asimiloval stejný práškový materiál těla (jako je plastový prášek, nylonový prášek, vosk, keramika nebo), smíšený prášek kovu a pojiva nebo kovového prášku, atd. vrstva po vrstvě. Po slinování a vrstvení po vrstvách se nakonec vytvoří požadovaný trojrozměrný obrobek. Tato výrobní metoda se vyznačuje vysokou rychlostí tváření, vysokou přesností, dobrou kvalitou povrchu, jednoduchým následným zpracováním a úsporou času. Je to životně důležitá technologie a vytvořila novou metodu pro vývoj výrobní technologie.

Výrobní proces zemědělských strojů má své vlastní charakteristiky. Většina dílů má složité tvary, jako jsou stroje na zpracování půdy, stroje na přípravu půdy a stroje na sklizeň. Kromě toho existuje mnoho složitých zakřivených povrchů, jako je zakřivený povrch tělesa pluhu, rotační lopatka rotačního oje, oběžné kolo vodního čerpadla a podávací šnek atd., a jejich tvary je třeba upravit podle konkrétní výrobní situace. Proto vývoj takových dílů zemědělských strojů pomocí tradičních metod mechanického zpracování nejen trvá dlouho a složitou technologii zpracování, ale také je obtížné dosáhnout požadovaného efektu. Použití pokročilé integrované technologie laserového rychlého prototypování nejen výrazně zkracuje vývojový cyklus nových produktů a snižuje náklady na vývoj, ale také zlepšuje kvalitu výroby oproti tradičním výrobním metodám.

Aplikace laserového zpevnění povrchu a tepelného zpracování:

Technologie zpevnění povrchu laserem a tepelného zpracování je nový typ technologie povrchové úpravy materiálů vyvinutá v posledních 20 letech. Principem technologie laserového zpevnění povrchu je využití vlastností silné penetrační schopnosti laseru. Když se kovový povrch zahřeje na kritickou přechodovou teplotu těsně pod bodem tání, jeho povrch je rychle austenitizován a poté rychle samovolně ochlazen a zchlazen a kovový povrch je rychle zpevněn. Laserové zpevnění povrchu a tepelné zpracování lze rozdělit do tří kategorií: Za prvé, kov se při ozařování laserem neroztaví, ale změní se struktura. Tento typ procesu je hlavně laserové kalení se změnou fáze (laserové kalení); za druhé, kov se roztaví, když je laser ozářen, a struktura se změní po ochlazení nebo přidání dalších prvků pro zlepšení povrchových vlastností, včetně laserového tavení, laserové legování, laserové amorfizace a mikrokrystalizace; za třetí, kovový povrch se při ozařování laserem vypařuje, čímž dochází ke změně struktury. Tento typ procesu je hlavně laserové šokové kalení. Společným teoretickým základem výše uvedených různých procesů tepelného zpracování laserem je zákon interakce mezi laserem a hmotou a její metalurgické chování.

Laserové tepelné zpracování je vývoj a doplněk tradiční technologie tepelného zpracování. Může vyřešit problémy se zpevněním materiálu, které jiné metody povrchové úpravy vyřešit nedokážou nebo je obtížné vyřešit. Po laserovém ošetření může povrchová pevnost odlévací vrstvy dosáhnout HRC60 nebo vyšší a povrchová tvrdost středně uhlíkové, vysoce uhlíkové oceli a legované oceli může dosáhnout HRC70 nebo vyšší, čímž se zlepší její odolnost proti opotřebení, odolnost proti únavě, odolnost proti korozi a oxidaci. odolnost a prodloužení jeho životnosti.

Laserové tepelné zpracování je široce používáno v automobilovém průmyslu. Téměř všechny klíčové části mnoha vozidel (jako je blok válců, vložka válců, kliková hřídel, vačková hřídel, výfukový ventil, sedlo ventilu nebo pístní kroužek atd.) lze ošetřit tepelným zpracováním HJ laserem. Podobně by měly být hojně využívány také zemědělské lokomotivy. V zemědělské výrobě jsou pracovní podmínky strojů různorodé. Některé stroje (pluhy, kultivátory, secí stroje a kombajny) pracují přímo v abrazivních médiích, což způsobuje rychlé opotřebení mnoha dílů. Na druhou stranu, aby bylo dosaženo dostatečné pevnosti, je spotřeba materiálu stroje velká, což nejen plýtvá materiály, ale také působí objemně. U takových dílů je tvrdost po ošetření laserem o 5 % až 20 % vyšší než u běžného kalení. Laserové legování může vybrat nové materiály pro vytvoření nové slitinové vrstvy založené na substrátu pro získání uspokojivého výkonu. Navíc díky zlepšenému výkonu po ošetření lze vybrat substráty s nízkým výkonem, čímž se sníží hmotnost substrátu.

Aplikace laseru při opravách dílů zemědělských strojů:

Laserové opláštění (Také známý jako tavení laserem) je nová technologie povrchové úpravy. Přidává plátovací materiál na povrch substrátu a pomocí laserového paprsku s vysokou energetickou hustotou jej roztaví spolu s tenkou vrstvou na povrchu substrátu a vytvoří výplňovou plátovací vrstvu, která je metalurgicky spojena s povrchem substrátu. . Protože laserové plátování může nanášet materiály s vysokou teplotou tání na povrch substrátů s nízkou teplotou tání, a složení materiálů není omezeno obvyklými termodynamickými podmínkami metalurgie slitin. Proto je rozsah použitých obkladových materiálů poměrně široký, včetně slitin na bázi niklu, kobaltu, železa, karbidových kompozitních slitinových materiálů a keramických materiálů. Mezi nimi je laserové plátování slitinových materiálů a karbidových kompozitních materiálů poměrně vyspělé a bylo zavedeno do praktického využití. Vzhledem k téměř adiabatickému procesu rychlého ohřevu generovaného vysokou hustotou energie laserového paprsku má laserové plátování menší tepelný dopad na substrát a způsobuje menší deformaci. Řízení vstupní energie laseru může také omezit zředění substrátu na velmi nízkou úroveň (méně než 10 %), čímž se zachová vynikající výkon původního obkladového materiálu.

Technologie laserového plátování proto může zlepšit odolnost proti opotřebení a korozi povrchu materiálu a používá se hlavně pro opravy dílů po opotřebení a zvýšení výkonu nově vyrobených dílů. U důležitých dílů (jako jsou vložky válců a písty v zemědělských strojích) je kvůli velkému pracovnímu zatížení, vysoké teplotě, vysokému tlaku, erozi a různým stupňům tření velmi velké opotřebení a díly je třeba sešrotovat a vyměnit. pravidelně. U strojů na zpracování půdy, strojů pro přípravu půdy a sklizňových strojů (jako jsou pluhy, kultivátory, secí stroje a kombajny) dochází během provozu k velmi rychlému místnímu opotřebení a díly jsou vyřazeny z důvodu místního poškození. Pro zvýšení životnosti dílů mají opravy velký význam. Laserové zpracování má jedinečnou výhodu selektivního efektu a laserové opláštění může snadno opravit opotřebované díly, takže díly nejsou sešrotovány kvůli místnímu poškození, zlepší se spolehlivost a životnost dílů a dosáhne se opět lepších požadavků na výkon s nejnižšími investičními náklady . Navíc oprava forem pomocí laseru může výrazně prodloužit životnost forem a není omezena tvarem a velikostí. Měla by být také důrazně propagována a přijata ve výrobě zemědělských strojů.

Několik úvah o aplikaci laserové technologie ve výrobě zemědělských strojů:

1. Technologie laserového zpracování byla energicky prosazována v mnoha průmyslových odvětvích a její aplikace ve výrobě zemědělských strojů je také nezbytná. Výběr typů zpracování a použití laserů však musí začít od základů. Pouze když je tato pokročilá metoda zpracování plně zvládnuta, lze tradiční proces lépe zdokonalit a uplatnit výhody nových technologií. Technologie laserového zpracování integruje moderní vědecké a technologické výdobytky, jako jsou technologie CAD, CNC technologie, laserové technologie a technologie materiálů, a tato technologie pokrývá širokou škálu. Proto, když se společnosti zemědělských strojů zabývají projekty laserové výroby, musí analyzovat své vlastní podmínky a potřeby, poradit se s jinými strojírenskými společnostmi, určit směr, najít kombinační bod, postupovat krok za krokem a vyhnout se tzv. krok". Protože technologie laserového zpracování se vyvíjí velmi rychle, žádná společnost toho nemůže dosáhnout v jednom kroku.
2. Aplikace technologie laserového zpracování ve výrobě zemědělských strojů se postupně stala populární po celém světě, zejména proto, že průmysl je ohromen aplikací laserové technologie a jejími skutečnými účinky. Kromě toho, důvodem nedostatečného přijetí laserové technologie dříve byla nedostatečná publicita laserové technologie a nedostatek praxe. Podniky zemědělských strojů by proto měly co nejdříve zavést a absorbovat vyspělé výsledky vědeckého výzkumu v průmyslové výrobě, dobře využívat multifunkční laserová obráběcí centra, která byla v průmyslu zřízena, a zajistit, aby sloužila více podnikům zemědělských strojů.
3. V posledních letech se technologie výroby výkonných laserů a pomocných zařízení stále více zdokonaluje a její základní teorie a technologie výroby jsou stále zralejší. Ve srovnání s jinými zpracovatelskými zařízeními není cena vysoce výkonných laserů příliš vysoká. Proto má aplikace technologie laserového zpracování ve výrobě zemědělských strojů určité vnější podmínky. Kromě toho se s rychlým rozvojem zemědělské industrializace výrazně zvýšila síla zemědělských výrobních podniků a požadavky na kvalitu výrobků byly stále vyšší a vyšší, což poskytuje vnitřní motivaci a podmínky pro aplikaci technologie laserového zpracování v zemědělských strojích. výrobní. Proto je v současné době na místě aplikace technologie laserového zpracování ve výrobě zemědělských strojů. Lze předpokládat, že zavedení technologie laserového zpracování výrazně zlepší úroveň výroby zemědělských strojů.