本文摘要:高功率高频平板CO2激光器、轴慢流CO2激光器、千瓦内低成本高功率YAG激光器、盘液体激光器、半导体激光器、光纤激光器、仅烧结红外线和倍频紫外线激光器、皮秒、飞秒激光器。10kW高功率工业光纤激光器的工程化和产品化,是船舶、汽车、军需产业及能源等行业为了满足厚钢板激光切割、激光焊接等迫切的市场需求而进行的。

加工

一、海外激光加工技术和发展动态以德国、美国、日本、俄罗斯为代表的少数发达国家目前主导和控制着世界激光技术和产业的发展方向。其中,德国Trumpf、Rofin-Sinar公司以高功率工业激光领先世界。

美国IPG公司的光纤激光引导世界激光产业的发展方向。欧美主要国家在大型生产产业如机械、汽车、航空、造船、电子等行业,基本完成了使用激光加工技术的传统技术更新,进入了光加工时代。经过几十年的发展,激光技术将广阔的应用建设成天地,应用领域包括通信、材料加工、准分子光刻及数据存储等9个主要类别。

据海外统计资料显示,2013年全球总激光销售达到1000亿元。其中,全世界激光市场的销售额比2013年迅速增加6.0%,超过93.34亿美元。美国市场表明出口方面的良好利用正在迅速增长。欧洲只会因德国出口而迅速增长,保持收支平衡。

亚洲市场、东盟各国的快速增长抵消了中国的经济上升和日本的零增长。二、国内激光产业发展现状1 .国内激光产业整体结构国内激光企业主要生产于湖北、北京、江苏、上海及深圳等地,已基本构成以上述省市为主体的华中、环渤海、长三角、珠三角四个激光产业基地。2014年我国激光产业链的产值约为800亿元。主要是激光加工装备产业超过350亿元(其中用于切割、印字、焊接的高功率激光设备占67%的市场份额)。

激光加工在重工业、电子工业、轻工业、军事、医疗等行业有超过450亿元的应用。今后三年,我国激光产业平均值行业的填充增长率预计将在20%以下。我国激光加工产业可分为四个比较大的产业带、珠江三角洲、长江三角洲、华中地区和环渤海地区。

这四个产业带的侧重点不同,珠三角多为中小功率激光加工机,长三角多为大功率激光,环渤海多为大功率激光熔复和全固体激光,武汉派华中地区覆盖大、中、小激光加工设备。在这四大产业带中,华中地区特别是武汉最不代表,中国光谷的称号是有力的证明。武汉地区可以说目睹了从有无中国激光加工产业到有无、从弱到强的全过程。

中国激光产业发展的缩影2 .国内激光产业重点单位激光技术在中国发展了40多年,有更有实力的技术基础,磨练培养了高素质的团队。以中国科学院的四个光学机构、申请所属研究机构和一批大学为代表,组成了中国激光系统技术研究开发最重要的力量,如华中科技大学、清华大学、北京工业大学等16所科学研究院。

有些激光研究开发的核心技术包括五个国家级激光技术研究中心、十多个研究机构。我国激光产业骨干企业有武汉华工激光、楚天激光、团结一致激光、财运激光、锐科激光。深圳大族激光、光韵达激光、光大激光、连胜激光北京大恒激光、11处华东上海团结一致,如普林马、南京东方等。

我国激光行业八大激光上市公司分别是华工科学技术、大族激光、财运激光、光韵达、福晶科学技术、新松机器人、利达光电及上海新南洋。三、激光加工的优势激光加工是无识别加工,而且高能激光束的能量及其移动速度是固定式的,因此可以建立多种加工的目的。

可以加工多种金属、非金属,特别是可以加工高硬度、低脆性及低熔点的材料。激光加工灵活性大的主要用作切断、表面处理、锡焊、标记、纸带等。

激光表面处理还包括激光热力学固化、激光熔复、激光表面合金化、激光表面熔融凝固等。激光加工技术主要用于激光加工,生产效率高,质量可靠,具有经济效益。

可以用半透明介质对密封容器内的工件展开各种加工。在危险的环境和其他人难以接近的地方,可以用机器人展开激光加工。

激光

激光加工中没有工具磨损,没有切削力,施加在工件上。可以加工多种金属、非金属,特别是可以加工高硬度、低脆性及低熔点的材料。激光束更容易引导,研究构筑不进行任何方向转换,难以应对数控系统,因为加工展开到简单的工件上,是非常灵活的加工方法。

没有识别加工,无需对工件施加冲击,因此没有机械变形,高能量激光束的能量及其移动速度为固定式,因此可以构筑多种加工目的。在激光加工中,激光束的能量密度低,加工速度快,而且是部分加工,对非激光太阳光部没有影响或大,因此热影响区域小,工件的热变形小,以前的加工量小。激光束的会聚角为1毫弧,光斑直径为微米级,时间可缩短到纳秒和皮秒。另外,功率激光器的倒数输出为平均千瓦到10kW级。

因此,激光既适合设备识别加工,也适合大型材料加工。激光束更容易控制,更容易与精密机械、精密测量技术、电子计算机组合,构建加工的高度自动化和高加工精度。激光加工技术已经在很多领域广泛应用,随着激光加工技术、设备、工艺研究的大幅度进展,具备了更广泛的应用前景。加工中输出的工件热量小,因此热影响部和热变形小,加工效率高,容易构建自动化。

四、不存在主要问题和发展思路1 .面向专业领域的中高端激光加工成套设备和辅助技术不能满足行业市场的需要。随着中国制造业企业技术改造力度的增大,近年来数控激光切割、焊接车间市场异常活跃,年市场需求可超过1000台。但是,国内市场缺乏满足行业市场需求的国产中高端激光装备产品,同时在开展国外产品和设施服务时,辅助技术接近于客户市场的需求。例如,从武钢冷轧生产线进口10台以上的德国激光进行焊接,制作硅钢切口的大型装备,设施的激光装备技术和激光焊接技术在武钢的规模化和拒绝停机生产东风、三环锻压等省内行业的领导企业的设施中, 2 .产业链各环节之间的合作融合过度制约了激光产业发展中的一些核心技术,如激光装备所需的控制软件、生产光纤激光所需的特殊光纤等,与数控相关企业、光电子相关企业的技术合作不足同时,在制造业和服务业加快融合发展的大环境下,我省激光产业必须扩大思路,增大与现代服务业、文化创意产业的融合。

团结一致激光、楚天激光已经在这方面展开了积极有益的尝试,但不限于这种现有的市场和产品,积极寻求合作融合的想法依然没有成为业界独有的共识。3 .发展思路以激光应用为先导,以激光器件为核心,以构建装备为主体,通过国际合作提高水平,解决问题发展中长期不存在的核心器件瓶颈和重要技术课题,有效配备和总增进激光产业各细分领域之间、激光与其他产业的融合发展,增进产学研的协同创造性,以大型激光加工设备系统集成企业为龙头,支持中小型激光生产企业群,打造功能器件生产企业群和公共技术等服务平台
围绕激光产业的持续发展,探讨下一代核心激光、高端激光生产装备、激光加工三个方向的应用,策划、攻击需要构成明显增长点的重大项目,根本产业化项目协同创造性地前进未来的发展方向1 .激光技术发展了传统的气体、液体激光之后,光纤激光、半导体激光、盘激光等新型激光得到了迅速的发展。

总体来说,全球激光技术的主要趋势是向高功率、低光束质量、高可靠性、低智能化、低成本方向发展。高功率高频平板CO2激光器、轴慢流CO2激光器、千瓦内低成本高功率YAG激光器、盘液体激光器、半导体激光器、光纤激光器、仅烧结红外线和倍频紫外线激光器、皮秒、飞秒激光器。(1)高功率工业光纤激光器高功率光纤激光器是第三代液体激光器。在激光加工领域,光纤激光倾向于取代以往的YAG、部分CO2激光。

现在商用光纤激光器输出的倒数功率从几千瓦降低到50kW。重点开发了实用型1~4kW光纤激光器,进攻了10kW光纤激光器的产业化技术。高功率光纤激光器用大芯径掺镱光纤是高功率光纤激光器及其芯光纤器件的获取设施。

10kW高功率工业光纤激光器的工程化和产品化,是船舶、汽车、军需产业及能源等行业为了满足厚钢板激光切割、激光焊接等迫切的市场需求而进行的。2~4kW倒计时光纤激光器可根据焊接、切断满足市场需求。(2)高功率半导体固体激光器高功率半导体固体激光器是第四代液体激光器。半导体激光器紧凑,寿命可超过10000h,电光切换效率约高30%~40%。

德国激光线公司、DILAS公司的实用化半导体激光器超过了8kW。发展了激光增益光纤、激光片晶体、激光非线性频率开关晶体、激光用石英玻璃等激光材料,以及高功率透镜、传输光纤、切割头、喇叭、半导体激光泵光源等激光器件设施机器的机械零件加工、激光电源、激光光学元件及数控系统等单元核心器件。

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