として ハイテク技術, レーザー技術 レーザー加工技術は、ほぼすべての分野で応用されています。レーザー加工技術とは、高エネルギー密度のレーザービームを、レーザービームと材料との物理的および化学的相互作用を通じて材料の形状または特性を変更する手段として使用するさまざまな高度な材料加工技術を指します。レーザー加工は、レーザー物理、材料、電子工学、機械、工学熱伝達などの複数の分野に関係し、レーザー、製造、制御、コンピューターアプリケーションなどの複数の技術を統合しています。複数の分野を横断し、複数の技術を統合する典型的な高度な製造技術になっています。レーザー加工は、非接触、無公害、熱影響領域が小さい、加工精度が高い、任意の領域加工などの特徴があり、特定の加工条件下では他の製造方法に代わるものはありません。そのため、レーザー技術は多くの業界で応用されています。

農業機械、特に農業機械製造業界における後進的な設計と加工方法は、その応用特性と作業対象の複雑さにより、革新が少なく、新製品の開発サイクルが長く、コストが高く、製造品質が粗く、製品寿命が比較的短いという問題を抱えています。農業機械の製造技術を積極的に向上させ、他の機械製造業界と並行して発展させるためには、農業製造におけるレーザーなどの先進的な製造技術の応用を増やし、農業機械製造企業の近代的な生産技術レベルを向上させる必要があります。

農業機械製造におけるレーザーラピッドプロトタイピングの応用:

ラピッドプロトタイピング技術は、CADモデルに基づいて直接サンプルや部品を迅速に生産する技術の総称です。CAD技術、CNC技術、レーザー技術、材料技術などの現代の科学技術の成果を統合し、先進的な製造技術の重要な一部となっています。CADモデル（電子モデル）に基づいて、設計アイデアを特定の機能を持つプロトタイプに自動的、直接的、迅速かつ正確に具体化したり、部品を直接製造したりすることができ、金型やツールなしでほぼ​​すべての複雑な部品を生成し、設計から製造への迅速なドッキングの問題を解決します。したがって、この技術は、製品設計を迅速に評価および修正し、製品の研究開発サイクルを効果的に短縮し、開発コストを削減し、今日のますます競争が激化する市場の新製品の迅速な開発と迅速な製造の要件を満たし、製品の市場競争力と企業の総合的な競争力を向上させることができます。

レーザー選択焼結は、ラピッドプロトタイピング製造における重要なプロセス方法の1つです。この技術は、材料を層ごとに追加するという原理を使用して、3次元ソリッドモデルをスライスして分割し、レーザー焼結の走査パスを生成します。次に、レーザービームをxYレーザースキャナーで走査パスに沿ってスキャンし、同じボディの粉末材料（プラスチック粉末、ナイロン粉末、ワックス、セラミックなど）、金属とバインダーの混合粉末、または金属粉末などを層ごとに焼結して同化します。焼結と層ごとの積み重ねの後、必要な3次元ワークピースが最終的に形成されます。この製造方法は、成形速度が速く、精度が高く、表面品質が良好で、後処理が簡単で、時間を節約できるという特徴があり、重要な技術であり、製造技術の発展に新しい方法を生み出しました。

農業機械の製造工程には独自の特徴があります。耕作機械、整地機械、収穫機械など、ほとんどの部品は複雑な形状をしています。また、プラウ本体の曲面、ロータリ耕うん機の回転刃、水ポンプの羽根車、送りねじなど、複雑な曲面も多く、具体的な生産状況に応じて形状を調整する必要があります。そのため、従来の機械加工方法を使用してこのような農業機械部品を開発すると、時間がかかり、加工技術が複雑になるだけでなく、目的の効果を達成するのも困難です。先進的なレーザーラピッドプロトタイピング統合技術を使用すると、新製品の開発サイクルが大幅に短縮され、開発コストが削減されるだけでなく、従来の製造方法よりも製造品質が向上します。

レーザー表面強化および熱処理の応用：

レーザー表面強化・熱処理技術 レーザー表面強化技術は、過去20年間に開発された新しいタイプの材料表面処理技術です。レーザー表面強化技術の原理は、レーザーの強力な浸透能力の特性を利用することです。金属表面を融点のすぐ下の臨界遷移温度まで加熱すると、その表面は急速にオーステナイト化し、その後急速に自己冷却して急冷し、金属表面が急速に強化されます。レーザー表面強化と熱処理は、XNUMXつのカテゴリに分けられます。XNUMXつ目は、レーザーを照射しても金属は溶けませんが、構造が変わります。このタイプのプロセスは主にレーザー相変化硬化（レーザー急冷）です。XNUMXつ目は、レーザーを照射すると金属が溶け、冷却後に構造が変わったり、表面特性を改善するために他の元素が追加されたりして、レーザー溶融、レーザー合金化、レーザー非晶質化、微結晶化などが行われることです。XNUMXつ目は、レーザーを照射すると金属表面が蒸発し、それによって構造が変化します。このタイプのプロセスは主にレーザー衝撃硬化です。上述のさまざまなレーザー熱処理プロセスの共通の理論的根拠は、レーザーと物質の相互作用の法則とその冶金学的挙動です。

レーザー熱処理は伝統的な熱処理技術の発展と補完であり、他の表面処理方法では解決できない、または解決が難しい材料強化の問題を解決できます。レーザー処理後、鋳造層の表面強度はHRC60以上に達し、中炭素鋼、高炭素鋼、合金鋼の表面硬度はHRC70以上に達し、耐摩耗性、耐疲労性、耐腐食性、耐酸化性が向上し、耐用年数が延長されます。

レーザー熱処理は自動車業界で広く使用されています。多くの車両のほぼすべての主要部品（シリンダーブロック、シリンダーライナー、クランクシャフト、カムシャフト、排気バルブ、バルブシート、ピストンリングなど）は、HJレーザー熱処理で処理できます。同様に、農業用機関車も広く使用されるはずです。農業生産では、機械の作業条件がさまざまです。一部の機械（プラウ、耕運機、播種機、収穫機）は研磨媒体で直接作業するため、多くの部品がすぐに摩耗します。一方、十分な強度を得るために、機械の材料消費量が多く、材料が無駄になるだけでなく、見た目もかさばります。このような部品の場合、レーザー硬化処理後の硬度は、従来の焼入れよりも5％〜20％高くなります。レーザー合金化では、新しい材料を選択して、基板に基づいて新しい合金層を形成し、満足のいく性能を得ることができます。さらに、処理後の性能が向上するため、低性能の基板を選択でき、基板の質量を減らすことができます。

農業機械部品の修理におけるレーザーの応用:

レーザークラッディング （としても知られている レーザー溶解）は、新しい表面改質技術である。基材の表面にクラッディング材料を追加し、高エネルギー密度のレーザービームを使用して基材の表面の薄い層と一緒に溶融し、基材の表面に冶金的に結合するフィラークラッディング層を形成する。レーザークラッディングは、低融点基材の表面に高融点材料をクラッディングできるため、材料の組成は、合金冶金の通常の熱力学的条件によって制限されません。したがって、使用されるクラッディング材料の範囲は非常に広く、ニッケルベース、コバルトベース、鉄ベースの合金、炭化物複合合金材料、セラミック材料が含まれます。その中でも、合金材料と炭化物複合材料のレーザークラッディングは比較的成熟しており、実用化されています。レーザービームの高エネルギー密度によって生成されるほぼ断熱的な急速加熱プロセスにより、レーザークラッディングは基材への熱影響が少なく、変形が少なくなります。レーザーの入力エネルギーを制御することで、基板の希釈を非常に低いレベル（10% 未満）に制限できるため、元のクラッド材料の優れた性能を維持できます。

そのため、レーザークラッディング技術は、材料表面の耐摩耗性と耐腐食性を向上させることができ、主に摩耗後の部品の修理や新しく製造された部品の性能向上に使用されます。重要な部品（農業機械のシリンダーライナーやピストンなど）の場合、作業負荷が大きく、高温、高圧、浸食、摩擦の程度が異なるため、摩耗量が非常に大きく、部品を定期的に廃棄して交換する必要があります。耕作機械、土地準備機械、収穫機械（プラウ、耕運機、播種機、収穫機など）の場合、運転中に局所的な摩耗が非常に速く、局所的な損傷のために部品が廃棄されます。部品の耐用年数を延ばすには、修理作業が非常に重要です。レーザー加工には選択効果という独自の利点があり、レーザークラッディングは摩耗した部品を簡単に修復できるため、部品が局所的な損傷で廃棄されることがなく、部品の信頼性と耐用年数が向上し、投資コストを最小限に抑えて再び優れた性能要件を達成できます。さらに、レーザーで金型を修理すると、金型の寿命が大幅に延び、形状やサイズに制限されません。農業機械製造においても積極的に推進し、導入されるべきである。

農業機械製造におけるレーザー技術の応用に関するいくつかの考察:

1. レーザー加工技術は多くの業界で積極的に推進されており、農業機械製造への応用も不可欠です。ただし、加工タイプの選択とレーザーの使用は基礎から始めなければなりません。この高度な加工方法を完全に習得して初めて、従来のプロセスをより良く改善し、新しい技術の利点を発揮することができます。レーザー加工技術は、CAD技術、CNC技術、レーザー技術、材料技術などの現代の科学技術の成果を統合しており、その技術は広範囲にわたります。したがって、農業機械会社がレーザー製造プロジェクトに従事する場合、自社の状況とニーズを分析し、他の機械会社に相談して方向を特定し、組み合わせポイントを見つけ、段階的に進め、いわゆる「ワンステップ」を回避する必要があります。レーザー加工技術は非常に急速に発展しているため、どの会社もワンステップで達成することはできません。
2. レーザー加工技術の農業機械製造への応用は、世界中で徐々に普及してきました。主な理由は、業界がレーザー技術の応用とその実際の効果に感銘を受けたためです。また、これまでレーザー技術が採用されなかった理由は、レーザー技術の宣伝が不十分で実践が不足していたためです。したがって、農業機械企業は、成熟した科学研究の成果をできるだけ早く工業生産に導入して吸収し、業界に設立された多機能レーザー加工センターを有効に活用し、より多くの農業機械企業にサービスを提供する必要があります。
3. 近年、高出力レーザーと補助装置の製造技術はますます向上し、その基礎理論と生産技術はますます成熟しています。他の加工装置と比較して、高出力レーザーの価格はそれほど高くありません。そのため、農業機械製造におけるレーザー加工技術の応用には一定の外部条件があります。また、農業の工業化が急速に発展するにつれて、農業製造企業の実力は大幅に向上し、製品品質に対する要求はますます高くなり、農業機械製造におけるレーザー加工技術の応用に内発的な動機と条件を提供しています。そのため、農業機械製造におけるレーザー加工技術の応用は現在整っており、レーザー加工技術の導入により、農業機械の製造レベルが大幅に向上すると予測できます。