Jako zaawansowana technologia, technologia laserowa znalazło zastosowanie w niemal wszystkich dziedzinach życia. Technologia obróbki laserowej odnosi się do różnych zaawansowanych technologii obróbki materiałów, które wykorzystują wiązki laserowe o dużej gęstości energii w celu zmiany formy lub właściwości materiałów poprzez interakcje fizyczne i chemiczne między wiązkami lasera a materiałami. Obróbka laserowa obejmuje wiele dziedzin, takich jak fizyka laserów, materiały, elektronika, maszyny i inżynieria przenoszenia ciepła, a także integruje wiele technologii, takich jak laser, produkcja, sterowanie i zastosowania komputerowe. Stała się typową zaawansowaną technologią produkcyjną, która łączy wiele dyscyplin i integruje wiele technologii. Obróbka laserowa charakteryzuje się bezdotykową, brakiem zanieczyszczeń, małym obszarem wpływu ciepła, wysoką dokładnością przetwarzania i opcjonalną obróbką obszarową i jest niezastąpiona innymi metodami produkcji w określonych warunkach przetwarzania. Dlatego też technologia laserowa znalazła zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu.

Ze względu na charakterystykę własnego zastosowania i złożoność obiektu roboczego, maszyny rolnicze, zwłaszcza wsteczne projektowanie i metody przetwarzania w przemyśle produkcji maszyn rolniczych, mają niewiele innowacji, długie cykle opracowywania nowych produktów, wysokie koszty, szorstką jakość produkcji, i stosunkowo krótka żywotność produktu. Aby energicznie udoskonalać technologię produkcji maszyn rolniczych i rozwijać ją równolegle z innymi gałęziami przemysłu produkującymi maszyny, konieczne jest zwiększenie zastosowania zaawansowanych technologii produkcyjnych, takich jak laser, w produkcji rolnej oraz podniesienie poziomu nowoczesnych technologii produkcji maszyn rolniczych przedsiębiorstwa.

Zastosowanie szybkiego prototypowania laserowego w produkcji maszyn rolniczych:

Technologia szybkiego prototypowania to ogólne określenie technologii szybkiego wytwarzania próbek lub części bezpośrednio w oparciu o modele CAD. Integruje nowoczesne osiągnięcia naukowe i technologiczne, takie jak technologia CAD, technologia CNC, technologia laserowa i technologia materiałowa, i stanowi ważną część zaawansowanej technologii wytwarzania. Może automatycznie, bezpośrednio, szybko i dokładnie materializować pomysły projektowe w prototypy z określonymi funkcjami lub bezpośrednio wytwarzać części w oparciu o modele CAD (modele elektroniczne) i generować niemal dowolne złożone części bez form i narzędzi, rozwiązując problem szybkiego dokowania od projektu do produkcja. Dlatego technologia ta może szybko oceniać i modyfikować projekty produktów, skutecznie skracać cykl badawczo-rozwojowy produktu, obniżać koszty rozwoju, spełniać wymagania dzisiejszego, coraz bardziej konkurencyjnego rynku w zakresie szybkiego rozwoju i szybkiego wytwarzania nowych produktów oraz poprawiać konkurencyjność rynkową produktów i kompleksowa konkurencyjność przedsiębiorstw.

Selektywne spiekanie laserowe jest jedną z ważnych metod procesowych w produkcji szybkiego prototypowania. Technologia ta wykorzystuje zasadę dodawania materiałów warstwa po warstwie w celu pocięcia i podziału trójwymiarowego modelu bryłowego w celu wygenerowania ścieżki skanowania do spiekania laserowego; następnie wiązka lasera jest skanowana wzdłuż ścieżki skanowania przez skaner laserowy xY w celu spiekania i asymilacji tego samego materiału w postaci proszku do ciała (takiego jak proszek z tworzywa sztucznego, proszek nylonowy, wosk, ceramika lub), zmieszanego proszku metalu i spoiwa lub proszku metalu, itd. warstwa po warstwie. Po spiekaniu i układaniu warstwa po warstwie ostatecznie powstaje wymagany trójwymiarowy przedmiot obrabiany. Ta metoda produkcji charakteryzuje się dużą szybkością formowania, wysoką precyzją, dobrą jakością powierzchni, prostą obróbką końcową i oszczędnością czasu. Jest to technologia kluczowa, która stworzyła nową metodę rozwoju technologii wytwarzania.

Proces produkcji maszyn rolniczych ma swoją własną charakterystykę. Większość części ma złożone kształty, takie jak maszyny uprawowe, maszyny do przygotowania gruntu i maszyny do zbioru plonów. Ponadto istnieje wiele skomplikowanych zakrzywionych powierzchni, takich jak zakrzywiona powierzchnia korpusu pługa, obrotowe ostrze rumpla, wirnik pompy wodnej i śruba pociągowa itp., a ich kształty należy odpowiednio dostosować do konkretnej sytuacji produkcyjnej. Dlatego też opracowywanie takich części maszyn rolniczych przy użyciu tradycyjnych metod obróbki mechanicznej jest nie tylko czasochłonne i skomplikowane w technologii przetwarzania, ale także trudne do osiągnięcia pożądanego efektu. Zastosowanie zaawansowanej, zintegrowanej technologii szybkiego prototypowania laserowego nie tylko znacznie skraca cykl rozwoju nowych produktów i zmniejsza koszty rozwoju, ale także poprawia jakość produkcji w porównaniu z tradycyjnymi metodami produkcji.

Zastosowanie laserowego wzmacniania powierzchni i obróbki cieplnej:

Technologia laserowego wzmacniania powierzchni i obróbki cieplnej to nowy rodzaj technologii obróbki powierzchni materiałów opracowany w ciągu ostatnich 20 lat. Zasadą technologii laserowego wzmacniania powierzchni jest wykorzystanie cech silnej zdolności penetracji lasera. Kiedy powierzchnia metalu jest podgrzewana do krytycznej temperatury przejścia tuż poniżej temperatury topnienia, jej powierzchnia ulega szybkiej austenityzacji, a następnie szybko samochłodzi się i hartuje, a powierzchnia metalu zostaje szybko wzmocniona. Laserowe wzmacnianie powierzchni i obróbkę cieplną można podzielić na trzy kategorie: Po pierwsze, metal nie topi się pod wpływem napromieniowania laserem, ale zmienia się jego struktura. Ten rodzaj procesu to głównie hartowanie laserowe ze zmianą fazy (hartowanie laserowe); po drugie, metal topi się pod wpływem napromieniowania laserem, a struktura zmienia się po ochłodzeniu lub dodaniu innych pierwiastków w celu poprawy właściwości powierzchni, w tym topienia laserowego, tworzenia stopu laserowego, amorfizacji laserowej i mikrokrystalizacji; po trzecie, powierzchnia metalu odparowuje pod wpływem napromieniowania laserem, powodując w ten sposób zmianę struktury. Ten typ procesu to głównie hartowanie udarowe laserem. Wspólną podstawą teoretyczną wyżej wymienionych różnych procesów laserowej obróbki cieplnej jest prawo interakcji lasera z materią i jej zachowanie metalurgiczne.

Laserowa obróbka cieplna stanowi rozwinięcie i uzupełnienie tradycyjnej technologii obróbki cieplnej. Może rozwiązać problemy ze wzmocnieniem materiału, których inne metody obróbki powierzchni nie mogą rozwiązać lub są trudne do rozwiązania. Po obróbce laserowej wytrzymałość powierzchniowa warstwy odlewu może osiągnąć HRC60 lub więcej, a twardość powierzchni stali średniowęglowej, wysokowęglowej i stali stopowej może osiągnąć HRC70 lub więcej, poprawiając w ten sposób jej odporność na zużycie, odporność na zmęczenie, odporność na korozję i utlenianie odporność i wydłużenie jego żywotności.

Laserowa obróbka cieplna jest szeroko stosowana w przemyśle motoryzacyjnym. Prawie wszystkie kluczowe części wielu pojazdów (takie jak blok cylindrów, tuleja cylindrowa, wał korbowy, wałek rozrządu, zawór wydechowy, gniazdo zaworu lub pierścień tłokowy itp.) można poddać obróbce cieplnej laserem HJ. Podobnie powinny być szeroko stosowane lokomotywy rolnicze. W produkcji rolniczej warunki pracy maszyn są zróżnicowane. Niektóre maszyny (pługi, kultywatory, siewniki i kombajny) pracują bezpośrednio w mediach ściernych, co powoduje szybkie zużycie wielu części. Z drugiej strony, aby uzyskać wystarczającą wytrzymałość, zużycie materiału przez maszynę jest duże, co nie tylko marnuje materiały, ale także wydaje się nieporęczne. W przypadku takich części twardość po hartowaniu laserowym jest od 5% do 20% wyższa niż w przypadku konwencjonalnego hartowania. Dzięki stopowaniu laserowemu można wybrać nowe materiały w celu utworzenia nowej warstwy stopu na podłożu w celu uzyskania zadowalającej wydajności. Ponadto, ze względu na lepszą wydajność po obróbce, można wybrać podłoża o niskiej wydajności, zmniejszając w ten sposób masę podłoża.

Zastosowanie lasera w naprawie części maszyn rolniczych:

Okładzina laserowa (znany również jako topienie laserowe) to nowa technologia modyfikacji powierzchni. Dodaje materiał okładzinowy do powierzchni podłoża i wykorzystuje wiązkę lasera o dużej gęstości energii do stopienia go wraz z cienką warstwą na powierzchni podłoża, tworząc warstwę okładziny wypełniającej, która jest metalurgicznie związana z powierzchnią podłoża . Ponieważ napawanie laserowe może pokrywać materiały o wysokiej temperaturze topnienia na powierzchni podłoży o niskiej temperaturze topnienia, a skład materiałów nie jest ograniczony zwykłymi warunkami termodynamicznymi metalurgii stopów. Dlatego zakres stosowanych materiałów okładzinowych jest dość szeroki i obejmuje stopy na bazie niklu, kobaltu, żelaza, kompozytowe materiały stopowe z węglików spiekanych i materiały ceramiczne. Wśród nich napawanie laserowe materiałów stopowych i materiałów kompozytowych węglików jest stosunkowo dojrzałe i zostało wdrożone w praktyce. Ze względu na niemal adiabatyczny proces szybkiego nagrzewania generowany przez wysoką gęstość energii wiązki laserowej, napawanie laserowe ma mniejszy wpływ termiczny na podłoże i powoduje mniejsze odkształcenia. Kontrolowanie energii wejściowej lasera może również ograniczyć rozcieńczenie podłoża do bardzo niskiego poziomu (poniżej 10%), utrzymując w ten sposób doskonałe właściwości oryginalnego materiału okładzinowego.

Dlatego technologia napawania laserowego może poprawić odporność na zużycie i korozję powierzchni materiału i jest stosowana głównie do naprawy części po zużyciu i zwiększania wydajności nowo wyprodukowanych części. W przypadku ważnych części (takich jak tuleje cylindrowe i tłoki w maszynach rolniczych) ze względu na duże obciążenie, wysoką temperaturę, wysokie ciśnienie, erozję i różne stopnie tarcia, stopień zużycia jest bardzo duży, a części należy złomować i wymieniać regularnie. W przypadku maszyn uprawowych, maszyn do przygotowania gruntu i maszyn żniwnych (takich jak pługi, kultywatory, siewniki i kombajny) miejscowe zużycie jest bardzo szybkie podczas pracy, a części są złomowane z powodu lokalnych uszkodzeń. Aby zwiększyć żywotność części, ogromne znaczenie mają prace naprawcze. Obróbka laserowa ma tę wyjątkową zaletę, że jest selektywna, a napawanie laserowe może z łatwością naprawić zużyte części, dzięki czemu części nie zostaną złomowane z powodu lokalnych uszkodzeń, poprawić niezawodność i żywotność części oraz ponownie osiągnąć lepsze wymagania dotyczące wydajności przy najniższych kosztach inwestycji . Ponadto naprawa form za pomocą lasera może znacznie wydłużyć żywotność form i nie jest ograniczona kształtem i rozmiarem. Należy je także energicznie promować i wdrażać w produkcji maszyn rolniczych.

Kilka przemyśleń na temat zastosowania technologii laserowej w produkcji maszyn rolniczych:

1. Technologia obróbki laserowej jest aktywnie promowana w wielu gałęziach przemysłu, konieczne jest także jej zastosowanie w produkcji maszyn rolniczych. Jednak dobór rodzajów obróbki i zastosowanie laserów trzeba zacząć od podstaw. Tylko wtedy, gdy ta zaawansowana metoda przetwarzania zostanie w pełni opanowana, można lepiej ulepszyć tradycyjny proces i wykorzystać zalety nowych technologii. Technologia obróbki laserowej integruje nowoczesne osiągnięcia naukowe i technologiczne, takie jak technologia CAD, technologia CNC, technologia laserowa i technologia materiałowa, a technologia obejmuje szeroki zakres. Dlatego też, gdy firmy produkujące maszyny rolnicze angażują się w projekty produkcji laserowej, muszą przeanalizować własne warunki i potrzeby, skonsultować się z innymi producentami maszyn, określić kierunek, znaleźć punkt połączenia, postępować krok po kroku i unikać tzw. krok". Ponieważ technologia obróbki laserowej rozwija się bardzo szybko, żadna firma nie jest w stanie tego osiągnąć w jednym kroku.
2. Zastosowanie technologii obróbki laserowej w produkcji maszyn rolniczych stopniowo staje się popularne na całym świecie, głównie dlatego, że przemysł jest pod wrażeniem zastosowania technologii laserowej i jej rzeczywistych efektów. Ponadto przyczyną braku wcześniejszego przyjęcia technologii laserowej był niewystarczający rozgłos na jej temat i brak praktyki. Dlatego przedsiębiorstwa zajmujące się maszynami rolniczymi powinny jak najszybciej wprowadzić i wchłonąć dojrzałe wyniki badań naukowych do produkcji przemysłowej, dobrze wykorzystać wielofunkcyjne centra obróbki laserowej, które powstały w branży i sprawić, by służyły większej liczbie przedsiębiorstw zajmujących się maszynami rolniczymi.
3. W ostatnich latach technologia wytwarzania laserów dużej mocy i sprzętu pomocniczego jest coraz bardziej udoskonalana, a jej podstawowa teoria i technologia produkcji stają się coraz bardziej dojrzałe. W porównaniu z innymi urządzeniami do przetwarzania cena laserów dużej mocy nie jest bardzo wysoka. Dlatego zastosowanie technologii obróbki laserowej w produkcji maszyn rolniczych wiąże się z pewnymi warunkami zewnętrznymi. Ponadto wraz z szybkim rozwojem industrializacji rolnictwa znacznie wzrosła siła przedsiębiorstw zajmujących się produkcją rolniczą, a wymagania dotyczące jakości produktu stają się coraz wyższe, co zapewnia wewnętrzną motywację i warunki do stosowania technologii obróbki laserowej w maszynach rolniczych produkcja. Dlatego obecnie stosuje się technologię obróbki laserowej w produkcji maszyn rolniczych. Można przewidzieć, że wprowadzenie technologii obróbki laserowej znacznie podniesie poziom produkcji maszyn rolniczych.