激光表面微造型

发动机是摩托车的核心部件，研究表明：因摩擦造成的发动机功率损失占摩托车机械功率损失的 80%，其中润滑部件的摩擦损失占整个摩擦功率损失的 50%～60%. 缸套-活塞环是摩托车最主要的摩擦副，它的润滑问题，一直是学者研究的热点。 近 30 年来，人们发明了各种减少缸套-活塞系统摩擦损失的工艺，其中，激光表面微造型因速度快、无污染、可控性好，能显著减少摩擦、磨损而成为一种比较有前景的加工手段。

五邑大学研究了分布均匀的抛物面形的激光微造型的摩托车发动机缸套的内表面摩擦状况，并建立相应的润滑理论模型；运用流体润滑理论对 4×4 微造型单元进行分析，研究活塞环与缸套间的流体动压和油膜厚度分布规律，验证激光微造型在润滑减磨方面的功效，并为摩托车缸套-活塞环摩擦面微造型优化设计提供理论依据。 图1为五邑大学开发的激光表面微造型设备。

图1 激光表面微造型设备

激光表面微造型不仅可以减少缸套-活塞系统摩擦损失，调整合适的激光参数，也可以增加摩擦效果。在实际应用中，滑动摩擦副有两种不同的关系，即配合关系摩擦副与非配合关系摩擦副!对于配合关系的摩擦副( 如活塞与气缸之间的摩擦) 而言，研究的主要目的是减少相互之间的摩擦作用以提高使用寿命。对于非配合关系的摩擦副( 诸如拉伸模具与轧辊等表面接触条件) 而言，其摩擦在一定的条件下起到促进工作的作用，比如在拉伸模具中，凸模与工件内壁之间的摩擦"凸模圆角与工件之间间的摩擦使毛坯紧压在凸模上，使拉伸变得更容易，属于有益摩擦力，再如轧制设备中的轧辊表面与板之间的作用也有类似的作用。对这个问题的研究目前主要以激光毛化加工的形式进行，但对利用激光微造型增摩的研究还处于起步阶段。五邑大学利用激光微造型技术处理加工工件表面，以激光技术在工件表面加工出改善表面摩擦特性的微细结构，研究激光造型对摩擦作用的影响。试验表明，该方法对改善运动表面摩擦性能有显著成效。

激光切割技术

激光切割（Laser Cutting）技术应用极为广泛，在激光材料加工所占比例超过50%。而相对于CO2激光器的加工，切割比例高达80%，与传统的冲裁和其他切割方法相比，激光切割有以下优越性：1）与CAD/CAM相结合，可实现高效自动化切割生产，并可整张排料，节约材料；2）当切割件形状发生变化时，激光切割不要象冲裁工艺那样需重新制造或更换模具，缩短生产准备周期，在批量小于5000件时，用激光切割代替冲裁具有相当大的经济效益；3）可切割一般方法难以切割的各种高硬度、高熔点的金属、非金属以及硬质、脆性、粘性材料和薄壁曲面；4）激光切割较其他传统切割方法具有切口窄（一般为0.15mm左右）、速度快（每分钟可达几米甚至10多米）、切割面光洁（粗糙度达Ra10m级）、热影响区小、热变形很小、能实现精细切割（尺寸精度可达mm）。激光切割厚度由激光器功率和所切割的材料性质等因素决定，当使用2KW的CO2激光器切割碳钢时，最大厚度可达22mm。

早在1974年美国福特公司采用了一台400W激光切割机，将过去用剪切冲裁方法每小时只能生产10个的零件提高到每小时生产120件。1978年美国一公司用2.5KW激光切割器加工燃气轮机上一零件取得成功，而这一零件原需精密落料冲床，所需模具每套价格达10万美元（1978年价格）。美国通用汽车公司生产的汽车底盘上有89个不同的孔位，用常规方法很复杂，采用激光加工可一次切割出全部孔，即简化工艺又节省了模具费用。欧州Citroen使用光纤把350W的YAG激光器与6轴机器人联成一系统，可以很方便地进行任意三维空间的材料切割。80年代后期，用5轴联动的激光切割机对冲压拉延件进行修边处理，将手工修边需12~14小时才能完成的工作减少到12分钟完成，而且质量好、无毛刺[15]。汽车的外壳、车门及其他形状的金属板件也可用激光一次切割出外廓和各种形状的孔。特别是在车型不断变化的小批量生产中，更有其优越性。我国第一汽车厂已采用该技术对汽车大型拉延成形件进行激光切割和修边处理。

摩托车板式车架是由左、右侧板焊接而成，材料为1.4mm的08AL薄钢板。目前所采用的工艺顺序为落料、拉延、切片一冲孔、修边一冲孔、卷边一翻孔。如采用激光切割技术可以取代落料工序，并可将切边一冲孔和修边一冲孔合为一道工序完成。此外摩托车前后档泥板、油箱、链盒、左右护盖等零件均可采用激光技术进行落料和拉延成型后的修边处理。摩托车坐垫所使用的是人造革如采用激光切割下料，效率极高。特别是在新款式摩托车外设计试制时，激光切割技术有极广阔的应用前景。