Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｎｅｗ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ 工业技术 激光加工技术的研究发展现状 刘晓婉 （长春建筑学院，吉林长春１３０６０７） 摘要：激光加工技术已成为２１世纪众多领域不可或缺的重要技术之一。本文对激光加工技术的原理与特点做了简要介 绍，同时分析了激光加工技术中几种重要技术的最新研究进展情况。 关键词：激光加工；激光技术；研究现状 中图分类号：ＴＮ２４９ 文献标识码：Ａ 激光加工技术是２０世纪６０年代初发 展起来的一门学科，具有巨大的技术潜 景。目前已成熟的激光加工技术有：激 光快速成型技术、激光焊接技术、激光 研究所的研究人员从理论人手，利用 ＡＮＳＹＳ对焊缝有关温度场和应力场进行 力。经过多年发展，已成为先进制造技 打孔技术、激光切割技术、激光打标技 术中不可缺少的组成部分。它因具有单 术、激光刻蚀技术、激光划线技术、激 色相、平行性和相干性三大特征而特别 光热处理技术等。 适用于材料加工。所以被应用于打孔、 ２．１激光快速成型技术 焊接、热处理等众多领域。 激光快速成型技术是２０世纪８０年代 由于激光加工具有良好的时间、空 发展起来的一门高新技术，目前已被广 间控制性，工件表面变形小，加工速度 泛应用于航空航天、汽车、玩具制造等 快，加工材料种类多等特点，非常适合 行业。 自动化加工。而被加工材料的形状、尺 为促进激光快速成型技术的发展， 寸、环境要求低。因此，激光加工技术 目前很多研究人员对该技术的理论进行 为质量好、效率高和成本低的加工技术 深入研究，同时提出了很多新的加工方 开辟了广阔空间。 法和应用系统。 １．激光加工技术的原理与特点 大连理工大学所在教研室提出了 一种新型激光快速成型技术一轮廓失效 １．１激光加工技术的原理 激光加工是以激光为热源对工件进 快速成型法。该方法的成型材料是覆膜 行热加工。其主要原理是：将激光束照 粉末，通过高能激光束的烧蚀形成制件 射到工件表面，以激光的超高能量来切 的轮廓，并叠加成最终零件。结合该方 除、熔化材料及改变物体表面性能。由 法，他们优化原有设备，提高该项技术 于激光加工时工具与工件不直接接触， 的应用价值。为节省激光快速成型设备 不会产生摩擦阻力，所以激光加工具有 的加工时间、提高系统分层效率，多线 极快的加工速度，较小的受热影响的范 程技术、改进的自适应算法、激光快速 围，并且不会产生噪声。 成型机的数控代码等被应用于激光快速 １．２激光加工技术的特点 成型加工中。 与常规热加工相比，采用激光对材 通过建立焦点坐标与振镜转角的函 料进行加工，具有以下优点： 数关系，河南科技大学的研究人员有效 （１）加工对象广泛。激光可加工各 地提高了选择性激光烧结快速成型设备 种金属和非金属材料，特别用于加工高 定位系统的精度。江汉大学研究人员针 硬度、耐热合金、以及陶瓷、宝石、石 对一维梯度材料零件和不同材料零件的 英、玻璃等硬而脆的非金属材料。 激光快速成型的实现方法进行研究，同 （２）加工质量好，精度高。由于激 时其他人员对影响不同快速成型质量的 光能量密度高，加工的速度极快，工件 因素进行分析，为该方法拓宽了发展空 变形小，可实现高速加工。加工效率远 间。 超其他方法。对于采用激光平衡技术的 ２－２激光焊接技术 ＰＣ机硬盘高速转子，其转子平衡精度可 激光焊接技术由于其焊接速度快、 达微米或亚微米级。 与工件无机械接触、可焊接磁性材料等 （３）节省能源和材料消耗，热变形 优点，在电子、国防、仪表、电池等工 小，可省略二次加工。经济效益高，同 业领域，医疗仪器以及许多行业中均得 时激光加工设备操作维护成本低。 到了广泛应用。 （４）激光加工公害小，可在极端环 目前，研究人员对激光焊接技术 境下操作。 的研究主要集中在关键技术研究、提高 ２．激光加工技术的研究现状 可加工材料利用率和拓宽应用领域等方 面。 激光加工被誉为“未来制造系统 为有效提高激光焊接技术在热塑 的共同加工手段”，具有广阔的应用前 性塑料的效率，中科院宁波材料技术与 一５４一 中国新技术新产品 分析。理论上找出焊接参数对焊缝规律 的影响，并通过实验求出最佳工艺参 数，为提高该技术的有效性提供了质的 借鉴的思路。 大功率盘形激光焊接是当前先进的 激光焊接技术之一。广东工业大学研究 人员以３０４不锈钢为研究对象，对金属蒸 汽和飞溅图像进行分析，通过实验证明 上述两项指标的特征参数很好地反映大 功率盘形焊接的过程，为该方法关键技 术的提升、焊接质量的实时监控提供了 理论和实验依据。同时他们以熔宽作为 衡量焊接质量的标准，以支持向量对两 个特征参数进行分类，进一步提高判别 焊接类型的准确性。针对具体不同焊接 材料，研究人员也进行了不同类关键技 术的研究，如薄板材料、铝合金材料等 等。 同时，激光焊接新技术在大到汽车 行业、农机行业，／Ｊ，Ｎ电嘴导线修理、 钠硫电池等都有广泛应用。 ２．３激光切割技术 自１９６７年该技术实现以来，激光切 割技术以其切割范围广、切割速度高、 切缝窄、加工柔性好等优点而广泛应 用。 近年来，研究人员将激光切割技 术应用在改变电阻片阻值、调节传感器 感应距离、与拉布机结合，完成自动拉 布、切割、送料功能，实现水下激光切 割、数控机床加工技术等方面都取得了 一定成果。同时，研究人员还研究了激 光切割工艺参数对粗糙性、切缝宽度等 切割质量的影响，为该技术的发展提供 了保证。 目前该技术在农机制造业、造船 业、加工业等行业都有广泛应用，同 时，在冲压行业未来可能会替代部分修 边冲孔模具等，有利于降低整车开发成 本，促进经济发展。 ２．４激光打孔技术 激光打孔技术具有高精度、通用性 强、效率高、成本低等显著优点，已成 为现代制造领域关键技术之一。 工业技术 Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｎｅｗ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ 基于四维度因子分析的电缆试验策略研究 陈申字沈超 （广州供电局有限公司荔湾供电局，广东广州５１２０００） 摘要：本文通过对１０ｋＶ￣５网交联乙烯电力电缆故障的主要来源的简述，介绍了某供电局电缆振荡波测试现状，在面对 大数量测试对象和有限试验数量的矛盾分析，以问题为导向为原则，从基础数据方面，提出了四维度方式的试验策略， 进行实际应用，印证其有效性。 关键词：电缆振荡波；四维度因子；绝缘损坏 中图分类号：０２１２ 文献标识码：Ａ 目前，我国１０ｋＶ配电网交联乙烯 题已经相当突出。 ， 使用冷缩终端头或中间头，相对以前热 电力电缆故障主要来源为绝缘损坏，传 缩电缆头，依靠自身材料收缩进行密 统的方式只能是在电缆制作工艺和产 ２．四维度电缆振荡波试验策略 封，密封性、防水性以连续性均有所下 品质量阶段把关，对于运行中的电缆绝 ２．１以问题为导向的四维度电缆振荡 降，同时新产品使用期制施工人员初作 缘状况的检测应用较先进的技术手段是 波试验策略 工艺不高，以上种种因素埋下了许多潜 ＯＷＴＳ，即电缆振荡波测试系统，在国内 该供电局在２００９年开始引进１０ｋＶ电 在绝缘缺陷。 外应用中，在非浸水性缺陷方面的发现 缆振荡波试验技术，到２０１３年已形成一 （２）供电可靠性影响大的电缆 率上也得到了大量的实例证明，但是对 套相对成熟的配套规范，但是供电可靠 变电站每条出线电缆提供整条馈 于测试对象为大数量电缆时，如何利用 性以及人员的约束情况依然存在，一年 线的负荷，一旦发生故障将导致整条馈 有效的测试人力资源，提升电缆绝缘缺 最多测试１８０条，而该辖区电力电缆高达 线停电，而主干线故障会丢失大部分负 陷发现率，研究电力电缆试验策略是非 数万条，因此经过研究提出了四维度因 荷，严重影响了供电可靠性，同时由于 常必要的。 子分析策略。 站出现电缆或主干线投运时间较长，已 １．大型城市电缆测试现状 ２．２四维度因子分析 进入到绝缘故障易发阶段，当优先测 四维度因子分析将故障电缆共性以 试。 某供电局管辖一大城市中的老城 及供电影响程度统一进行考虑，研究决 （３）家族性缺陷的电缆 区的电力设施，配网供电线路以交联乙 定测试对象优先程度的重要因子，进行 根据电缆接头保质期，一般新投 烯电力电缆为主、电缆走廊环境复杂、 原因分析，具体如下： 运的电缆接头在非异常施工工艺的情 电力设备投运年限较长等等。２０１３年 （１）特殊时间段投运的电缆 况下，２～３年内不会发生绝缘故障，对 ～２０１４年所有停电故障原因进行分类统 某供电局２０１３～２０１４故障电缆的投运 ２０１ １～２０１２年所有故障接头分析发现，Ａ 计见表１。 时间见表２。 品牌电缆接头连续４次在投运半年至一年 从表１中可以看出绝缘损坏故障约占 ２００９之后投运电缆占比８５％以上， 时间出现绝缘故障，情况异常，可能存 全年６０％的比例，可见电缆绝缘故障问 分析原因主要为２００９年之后大范围开始 在家族性缺陷，需要考虑优先测试。 为实现激光打孔机高质、高效、高 领域不可或缺的重要技术之一。因此， 【６］孙会来，林树忠．激光加工技术应用 精度的打孑Ｌ要求，武汉理工大学研究人 研究人员们需要在技术上获得优先，在 及发展趋势ｆＡ］．第十届全国机床学术会议 员对某种型号激光打孔机床横梁进行分 产品上注重产业化规模化生产技术的研 【ｑ．２００２，１２：８７． 析，讨论了温度对打孔精度的影响，为 究，不断提升激光加工技术的世界竞争 『７］张剑锋，张建华，赵剑锋，等．激光快 该类机床的横梁设计提供了一定的有效 力，不断创新，让激光加工技术得到不 速成形制造技术的应用研究进展 ．航空 参考。为选取更有利于激光打微孔的工 断地进步和发展。 制造技术，２００２（７）：３４—３７． 艺参数，长春理工大学研究者利用有限 参考文献 ［８］赵枢明．新型激光快速成型设备的研制 元分析了激光打微孔过程中温度场变化 【１】林树忠，孙会来．激光加工技术的应 及工艺研究【Ｄ１．大连理工大学，２０１２． 的情况，得出有关参数，并通过因素无 用及发展刚．河北工业大学学报，２００４， ［９］陈光霞，曾晓雁．ＳＬＩＭ激光快速成型 重复试验法和无互作用的正交性试验法 ３３（２）：７７—８２． 设备的设计与开发Ⅱ】．机械设计与制造， 验证了所选参数的有效性。同时，有研 ［２］宋威廉．激光技工技术的发展盯】．激光 ２０１０（８）：１５—１６． 究人员对激光束的脉冲宽度、空间分布 与红外，２００６（３６）：７５５－７５８． 【１ ｏ】陈光霞，覃群．多线程技术在激光快 等因素对打孔质量的影响也做了分析， 『３］左铁钏．２１世纪的先进制造——激光技 速成型中的应用Ⅱ】．组合机床与自动化加 为提高该技术的工艺性能提供了参考。 术与工程［Ｍ］．北京：科学出版社，２００７， 工技术，２０１０（１）：７２—７４． 近年来，该项技术的应用领域也已 ［４１邱星武．激光技术在材料加工领域的 【¨】贾倩，谢明利，胡占齐，等．激光快 拓宽到烟草行业、航空航天、消费品包 发展及应用Ⅱ】．稀有金属与硬质合金， 速成型机数控代码的生成及实验研究Ⅱ］， 装行业、医疗等领域，并发挥着越来越 ２０１０，３８（１）：６０—６３． 机械设计与制造，２００９（６）：１６７—１６９． 重要的作用。 ［５】ＳＵＮ Ｈｌｌｉ—ｌａｉ，ＬＩＮ Ｓｈｕ—ｚｈｏｎｇ，ＷＡＮＧ 【１２］桑进军，钟艳如．改进的激光快速成 结语 Ｊｉｎ—ｇａｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ Ａｐｐｈｃａｆｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｕｚｚｙ 型自适应分层算法Ⅱ１．机械设计与制造， Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎ Ｌａｓｅｒ Ｍｉｃｒｏ—ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ２００９（１Ｏ）：２４－２６． 激光加工技术已成为２ｌｉｌｔ纪工业、 Ｓｙｓｔｅｍ．Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ［Ａ］． 农业、医疗、军事、航空、航天等众多 ＥＡＳＥＤ，２００４． 中国新技术新产品 一５５—