1、最新資料推薦激光加工技術(shù)存在的問(wèn)題及未來(lái)發(fā)展展望一、國(guó)外激光加工技術(shù)及發(fā)展動(dòng)態(tài)以德國(guó)、美國(guó)、日本、俄羅斯為代表的少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，目前主導(dǎo)和控制著全 球激光技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。其中，德國(guó)Trumpf、Rofin-Sinar公司在高功率工業(yè)激光器上稱雄天下；美國(guó) IPG公司的光纖激光器引領(lǐng)世界激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。歐美主要國(guó)家在大型制造產(chǎn) 業(yè)，如機(jī)械、汽車、航空、造船、電子等行業(yè)中，基本完成了用激光加工工藝對(duì) 傳統(tǒng)工藝的更新?lián)Q代，進(jìn)入“光加工”時(shí)代。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，激光技術(shù)開(kāi)辟了廣闊的應(yīng)用天地，應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋通信、 材料加工、準(zhǔn)分子光刻及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等 9個(gè)主要類別。根據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料表明， 2013 年全

2、世界總的激光銷售超過(guò) 1000億元。其中全球激光器市場(chǎng)銷售額較 2013年增 長(zhǎng) 6.0%，達(dá)到 93.34 億美元。 美國(guó)市場(chǎng)借助出口方面的出色表現(xiàn)有所增長(zhǎng)； 歐洲 憑借德國(guó)的出口增長(zhǎng)僅維持收支平衡； 亞洲市場(chǎng)， 東盟國(guó)家的增長(zhǎng)抵消了中國(guó)的 經(jīng)濟(jì)放緩以及日本的零增長(zhǎng)。二、國(guó)內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1. 國(guó)內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)整體格局國(guó)內(nèi)激光企業(yè)主要分布在湖北、北京、江蘇、上海及深圳等地，已基本形成 以上述省市為主體的華中、環(huán)渤海、長(zhǎng)三角、珠三角四大激光產(chǎn)業(yè)基地，其中有 一定規(guī)模的企業(yè)約 300 家。2014年我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值約為 800 億元。主要包括：激光加工裝備產(chǎn)業(yè) 達(dá)到 350 億元（其中， 用于切

3、割、 打標(biāo)和焊接的高功率激光設(shè)備占據(jù)了 67%的市 場(chǎng)份額）；激光加工在重工業(yè)、電子工業(yè)、輕工業(yè)、軍用、醫(yī)療等行業(yè)的應(yīng)用達(dá) 到 450 億元。預(yù)計(jì)在今后三年，我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)平均行業(yè)復(fù)合成長(zhǎng)率將不低于 20%。我國(guó)激光加工產(chǎn)業(yè)可以分為四個(gè)比較大產(chǎn)業(yè)帶，珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲、 華中地區(qū)和環(huán)渤海地區(qū)。 這四個(gè)產(chǎn)業(yè)帶側(cè)重點(diǎn)不同， 珠三角以中小功率激光加工 機(jī)為主，長(zhǎng)三角以大功率激光切割焊接設(shè)備為主， 環(huán)渤海以大功率激光熔覆和全 固態(tài)激光為主，以武漢為首的華中地區(qū)則覆蓋了大、中、小激光加工設(shè)備。這四大產(chǎn)業(yè)帶中，以華中地區(qū)尤其是武漢最具代表性，中國(guó)“光谷”的稱號(hào)便是有力 的證明。武漢地區(qū)可以說(shuō)見(jiàn)證了中國(guó)激

4、光加工產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有、 從弱到強(qiáng)的整個(gè)歷 程，是中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展的縮影2. 國(guó)內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)單位激光技術(shù)在我國(guó)經(jīng)過(guò) 40 多年發(fā)展，有了較為雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)，鍛煉培養(yǎng)了 一支素質(zhì)較高的隊(duì)伍。 以中科院四大光機(jī)所及各部委所屬研究機(jī)構(gòu)和一批大學(xué)為 代表，形成了我國(guó)激光器系統(tǒng)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的重要力量， 如華中科技大學(xué)、 清華 大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)等 16 個(gè)科研院所。在部分激光器研究開(kāi)發(fā)的核心技術(shù)上， 形成了 5 個(gè)國(guó)家級(jí)的激光技術(shù)研究中心， 10 多個(gè)研究機(jī)構(gòu)。我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)骨干企業(yè)有：武漢華工激光、楚天激光、團(tuán)結(jié)激光、金運(yùn) 激光、銳科激光；深圳大族激光、光韻達(dá)激光、光大激光、聯(lián)贏激光；北京 大恒激光、 1

5、1 所；華東上海團(tuán)結(jié)普林瑪、南京東方等。我國(guó)激光行業(yè) 的八大激光上市公司分別為華工科技、 大族激光、金運(yùn)激光、光韻達(dá)、福晶科技、 新松機(jī)器人、利達(dá)光電及上海新南洋。三、激光加工的優(yōu)勢(shì)激光加工屬于無(wú)接觸加工 ,并且高能量激光束的能量及其移動(dòng)速度均可調(diào)， 因此可以實(shí)現(xiàn)多種加工的目的。 它可以對(duì)多種金屬、 非金屬加工， 特別是可以加 工高硬度、高脆性及高熔點(diǎn)的材料。激光加工柔性大主要用于切割、表面處理、 焊接、打標(biāo)和打孔等。激光表面處理包括激光相變硬化、激光熔敷、激光表面合 金化和激光表面熔凝等。激光加工技術(shù)主要有以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)： 使用激光加工，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量可靠，經(jīng)濟(jì)效益。 可以通過(guò)透明介質(zhì)對(duì)密

6、閉容器內(nèi)的工件進(jìn)行各種加工； 在惡劣環(huán)境或其他 人難以接近的地方，可用機(jī)器人進(jìn)行激光加工。 激光加工過(guò)程中無(wú)“刀具”磨損，無(wú)“切削力”作用于工件。 可以對(duì)多種金屬、 非金屬加工， 特別是可以加工高硬度、 高脆性及高熔點(diǎn) 的材料。 激光束易于導(dǎo)向、 聚焦實(shí)現(xiàn)作各方向變換， 極易與數(shù)控系統(tǒng)配合、 對(duì)復(fù)雜 工件進(jìn)行加工，因此它是一種極為靈活的加工方法。 無(wú)接觸加工， 對(duì)工件無(wú)直接沖擊， 因此無(wú)機(jī)械變形， 并且高能量激光束的 能量及其移動(dòng)速度均可調(diào)，因此可以實(shí)現(xiàn)多種加工的目的。 激光加工過(guò)程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對(duì) 非激光照射部位沒(méi)有或影響極小，因此，其熱影響區(qū)小，工件熱變

7、形小，后續(xù)加 工量小。 激光束的發(fā)散角可 <1 毫弧，光斑直徑可小到微米量級(jí) ,作用時(shí)間可以短到 納秒和皮秒，同時(shí)，大功率激光器的連續(xù)輸出功率又可達(dá)千瓦至 10kW 量級(jí)，因 而激光既適于精密微細(xì)加工， 又適于大型材料加工。 激光束容易控制， 易于與精 密機(jī)械、精密測(cè)量技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)相結(jié)合， 實(shí)現(xiàn)加工的高度自動(dòng)化和達(dá)到很高 的加工精度。激光加工技術(shù)已在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用， 隨著激光加工技術(shù)、 設(shè)備、工藝 研究的不斷深進(jìn)，將具有更廣闊的應(yīng)用遠(yuǎn)景。 由于加工過(guò)程中輸入工件的熱量小， 所以熱影響區(qū)和熱變形小；加工效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。四、存在主要問(wèn)題及發(fā)展思路1. 面向?qū)I(yè)領(lǐng)域的中高端激

8、光加工成套裝備和配套技術(shù)不能 滿足行業(yè)需求隨著我國(guó)制造業(yè)企業(yè)技術(shù)改造力度加大， 近年來(lái)數(shù)控激光切割、 焊接成套裝 備市場(chǎng)異常活躍，年需求可達(dá)到 1000 臺(tái)以上。但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)缺乏滿足行業(yè)需求的 國(guó)產(chǎn)中高端激光裝備產(chǎn)品， 同時(shí)在與國(guó)外產(chǎn)品進(jìn)行配套服務(wù)時(shí)， 配套技術(shù)也達(dá)不 到客戶需求，如武鋼冷軋生產(chǎn)線進(jìn)口十多臺(tái)德國(guó)激光拼焊、硅鋼刻痕大型裝備， 配套的激光裝備技術(shù)和激光焊接工藝無(wú)法滿足武鋼規(guī)模化不停機(jī)生產(chǎn)要求。 在與 東風(fēng)、三環(huán)鍛壓等省內(nèi)行業(yè)龍頭企業(yè)的配套上，也存在類似問(wèn)題。2. 產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)之間的合作融合不夠制約激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的某些核心技術(shù)， 如激光裝備所需的控制軟件、 生產(chǎn)光 纖激光器必需的特種光

9、纖等， 由于缺乏與數(shù)控相關(guān)企業(yè)、 光電子相關(guān)企業(yè)之間的 技術(shù)協(xié)作， 導(dǎo)致技術(shù)一直難以取得突破， 制約了激光產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的提升。 同 時(shí)，在制造業(yè)與服務(wù)業(yè)加速融合發(fā)展的大環(huán)境下，我省激光產(chǎn)業(yè)需要擴(kuò)寬思路 , 加大與現(xiàn)代服務(wù)業(yè)、 文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的融合。 雖然團(tuán)結(jié)激光、 楚天激光已經(jīng)在這方 面開(kāi)展了有益的嘗試， 但這種不局限于現(xiàn)有市場(chǎng)和產(chǎn)品， 主動(dòng)謀求協(xié)作融合的思 維方式尚未成為全行業(yè)的共識(shí)。3. 發(fā)展思路以激光應(yīng)用為先導(dǎo)， 以激光器件為核心， 以集成裝備為主體， 以國(guó)際合作提 升水平，著力解決發(fā)展中長(zhǎng)期存在的核心器件瓶頸和關(guān)鍵技術(shù)難題， 推動(dòng)科技資 源高效配置與綜合集成，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的上下延伸， 促

10、進(jìn)激光產(chǎn)業(yè)各細(xì)分領(lǐng)域之間、 激光與其他產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展， 促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新， 打造以大型激光加工設(shè)備系 統(tǒng)集成企業(yè)為龍頭， 以中小型激光生產(chǎn)企業(yè)群為支撐， 以功能器件生產(chǎn)企業(yè)群和 公共技術(shù)等服務(wù)平臺(tái)為配套的激光制造裝備企業(yè)集群。圍繞激光產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展， 聚焦新一代核心激光器、高端激光制造裝備、激光加工應(yīng)用三大方向，策劃、攻 克一批能夠形成顯著增長(zhǎng)點(diǎn)的重大項(xiàng)目， 建立重大產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目協(xié)同創(chuàng)新推進(jìn)機(jī)制， 及時(shí)研究解決項(xiàng)目前期及建設(shè)實(shí)施中的重大問(wèn)題。五、未來(lái)發(fā)展方向1.激光器技術(shù)發(fā)展 繼傳統(tǒng)的氣體、固體激光器之后，光纖激光器、半導(dǎo)體激光器、碟片激光器 等新型激光器發(fā)展迅速。 總體而言， 全球激光技術(shù)的主

11、要趨勢(shì)是向高功率、 高光 束質(zhì)量、高可靠性、高智能化和低成本方向發(fā)展。高功率射頻板條C02激光器、 軸快流C02激光器、千瓦內(nèi)低成本大功率 YAG激光器、碟片固體激光器、半導(dǎo) 體激光器、光纖激光器、全固化可見(jiàn)光及倍頻紫外激光器，皮秒、飛秒激光器。（1）高功率工業(yè)光纖激光器高功率光纖激光器是第三代固體激光器。在激 光加工領(lǐng)域，光纖激光器有逐步替代傳統(tǒng) YAG部分C02激光器的趨勢(shì)。目前商 用光纖激光器輸出功率連續(xù)功率已上升到數(shù)千瓦，以至 50kW。重點(diǎn)研發(fā)實(shí)用型14kW光纖激光器，攻克10kW光纖激光器產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。 高功率光纖激光器用大芯徑摻鐿光纖， 為高功率光纖激光器及其核心光纖 器件提供配套。 10kW高功率工業(yè)光纖激光器工程化和產(chǎn)品化，以滿足船舶、汽車、軍工 及能源等行業(yè)對(duì)厚鋼板進(jìn)行激光切割、激光焊接等的迫切需求。 24kW連續(xù)光纖激光器，滿足焊接、切割應(yīng)用需求。（2）高功率半導(dǎo)體固態(tài)激光器高功率半導(dǎo)體固態(tài)激光器是第四代固體激光 器。半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)緊湊，壽命期限可達(dá)