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激光加工技术存在的问题及未来发展

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-07-22 16:32:14 * 浏览: 52
一,国外激光加工技术和发展趋势以德国,美国,日本和俄罗斯为代表的少数发达国家目前主导和控制着全球激光技术和工业的发展方向。其中,德国Trumpf,Rofin-Sinar公司主导大功率工业激光器,美国IPG光纤激光器引领世界激光产业发展方向。主要欧美国家在大型制造业,如机械,汽车,航空,造船,电子等行业,已经基本完成了用激光加工技术取代传统工艺,进入“光加工”时代。经过几十年的发展,激光技术开辟了广阔的应用领域,涵盖了九大类通信,材料加工,准分子光刻和数据存储。据国外统计,2013年全球激光器总销售额突破1000亿元。其中,全球激光器市场销售额较2013年增长6.0%,达到93.34亿美元。美国市场凭借出色的出口表现而增长,欧洲只保持其国际收支与德国的出口增长,在亚洲市场,东盟国家的增长抵消了中国的经济放缓和日本的零增长生长。二,国内激光产业发展现状1.国内激光产业整体格局国内激光企业主要分布在湖北,北京,江苏,上海,深圳等地,已基本形成上述省市作为华中,渤海,长三角,珠三角四大激光产业基地的主体,包括一定规模的约300家公司。 2014年,中国激光产业链产值约为800亿元。主要包括:激光加工设备行业达到350亿元(包括用于切割,打标和焊接的大功率激光设备占市场份额的67%),重工业,电子工业,轻工业,军工,医疗,激光加工,等行业应用达到450亿元。预计未来三年,中国激光行业的平均行业综合增长率将不低于20%。中国的激光加工业可分为四大相对较大的产业带,即珠江三角洲,长江三角洲,中国中部和环渤海地区。这四个行业有不同的侧重点。珠江三角洲以中小功率激光加工机为主。长江三角洲以高功率石家庄激光切割和焊接设备为主。渤海以高功率激光熔覆和全固态激光为主。华中地区涵盖大,中,小型激光加工设备。在中国最具代表性的四大产业带中,尤其是中国武汉,光谷的称号是一个有力的证明。可以说武汉地区从零开始,从弱到强,见证了中国激光加工业的全过程,是中国激光产业发展的缩影。国内激光行业关键单位激光技术经过40多年的发展,已在中国发展起来。技术基础,培训和培训更高素质的团队。以中国科学院四大光学研究所和各部委研究所和大学为代表,形成了中国激光系统技术研发的重要力量,如华中科技大学。清华大学,北京工业大学。在部分激光研发核心技术方面,已形成五个国家激光技术研究中心和十多个研究机构。中国激光产业骨干企业包括:武汉mdash,mdash,华工激光,楚天激光,团结激光,缙云激光,瑞克激光,深圳mdash,mdash,汉激光,广运达激光,光大激光,连胜激光,北京Mdash,mdash,大恒激光,11,华东mdash,mdash,上海联合印刷,南京东方等。中国激光行业上市的八家激光公司试用华工科技,大足激光,缙云激光,广运达,富景科技,新松机器人,利达光电,上海新南阳等。三,激光加工的优点激光加工是非接触加工,高能激光束的能量及其移动速度可调,因此可以达到各种加工目的。它可以加工各种金属,非金属,特别是高硬度,高脆性和高熔点的材料。激光加工的灵活性主要用于切割,表面处理,焊接,打标和冲孔。激光表面处理包括激光相变硬化,激光熔覆,激光表面合金化和激光表面熔化。激光加工技术具有以下独特优势:1,采用激光加工,生产效率高,质量可靠,经济效益好。 2密闭容器中的工件可以通过透明介质,在恶劣环境或其他人难以接近的地方以各种方式加工,机器人可以进行激光加工。 3激光加工过程中没有“工具磨损,没有”,切削力作用在工件上。 4可加工成各种金属,非金属,特别是高硬度,高脆性和高熔点的材料。 5激光束易于引导和聚焦,可在各个方向上进行变换。它很容易与CNC系统配合并处理复杂的工件。因此,它是一种非常灵活的处理方法。 6非接触式加工,对工件无直接影响,因此无机械变形,高能激光束的能量及其移动速度可调,从而可实现多种加工目的。 7在激光加工过程中,激光束具有高能量密度,快速处理速度和局部处理。它对非激光照射部分没有影响或影响很小。因此,热影响区小,工件热变形小,后续处理量小。 8激光束的发散角可以是1毫弧,光斑直径可以小到微米,动作时间可以短到纳秒和皮秒,高功率激光器的连续输出功率可以达到千瓦至10千瓦。因此,该激光器适用于精密微加工和大型材料加工。激光束易于控制,易于与精密机械,精密测量技术和电子计算机相结合,实现高度自动化和高加工精度。激光加工技术已广泛应用于许多领域。随着激光加工技术,设备和工艺研究的不断深入,它将具有更广阔的应用前景。由于在加工过程中输入到工件的热量很小,因此热影响区和热变形小,加工效率高,自动化容易。四,主要问题和发展思路1.中,高端激光加工设备及配套技术专业领域已不能满足行业需求。随着中国制造企业技术改造的增加,近年来数控石家庄激光切割和焊接设备市场异常。活跃,年需求量可达1000多个单位。但是,国内市场缺乏满足行业需求的国产高端激光设备产品。同时,在支持国外产品服务时,配套技术也无法满足客户需求。例如,武钢冷轧生产线进口10多台德国激光焊接,硅钢雕刻Trace大型设备,配套激光设备技术和激光焊接工艺已不能满足武钢大规模不停产生的要求。与东风,三环锻造等省内龙头企业的配套存在类似问题。 2.产业链各环节之间的合作与整合不足以限制激光产业发展中的某些核心技术,如激光设备所需的控制软件,光纤生产所需的特殊光纤。由于激光等原因o缺乏与CNC相关的公司和光电子产品。企业之间的技术合作使技术难以突破,制约了激光产业核心竞争力的提高。同时,在加快制造业和服务业一体化的背景下,我省激光产业需要拓宽思路,加强与现代服务业和文化创意产业的融合。虽然团结激光和楚天激光已经在这方面做出了有益的尝试,但这种思路不仅限于现有的市场和产品,而且积极寻求合作和整合还没有成为整个行业的共识。 3,开发思路以激光应用为先导,以激光设备为核心,以设备为主体,提高国际合作水平,着力解决核心设备瓶颈和中长期发展中的关键技术问题。 - 促进科技资源的有效配置和整合。整合,推动产业链延伸,促进激光产业与其他产业的融合,促进激光与其他产业的协同作用,促进产业,大学与研究机构的协同发展,创建大型激光加工设备系统以企业集团为支撑的激光制造设备企业集群,以功能设备制造企业集团,公共技术等服务平台为支撑,以集成企业为龙头,以中小型激光生产为支撑。专注于激光行业的不断发展,专注于新一代核心激光器,高端激光制造设备和激光加工应用的三个主要方向,规划和征服一些可以形成显着增长点的重大项目,建立重大工业化项目协同创新促进机制,及时研究解决项目前期和项目实施中的重大问题。五,未来发展方向1.激光技术的发展继传统的气体和固态激光器之后,光纤激光器,半导体激光器和盘式激光器等新型激光器迅速发展。总的来说,全球激光技术的主要趋势是向高功率,高光束质量,高可靠性,高智能和低成本发展。大功率射频条带CO2激光器,轴向快速流动CO2激光器,kW低成本高功率YAG激光器,盘式固态激光器,半导体激光器,光纤激光器,全固化可见光和倍频紫外激光器,皮秒,飞秒激光。 (1)大功率工业光纤激光器大功率光纤激光器是第三代固态激光器。在激光加工领域,光纤激光器逐渐取代传统的YAG和一些CO2激光器。目前,商用光纤激光器输出功率的持续功率已上升到几千瓦,甚至50千瓦。重点开发实用的1~4kW光纤激光器,克服10kW光纤激光器的产业化技术。 1高​​功率光纤激光器使用大芯掺杂的掺铒光纤来提供高功率光纤激光器及其核心光纤器件。 210kW大功率工业光纤激光器经过精心设计和商业化,可满足船舶,汽车,军事和能源行业中厚钢板石家庄激光切割和激光焊接的迫切需求。 32~4kW连续光纤激光器满足焊接和切割应用的需要。 (2)大功率半导体固态激光器大功率半导体固态激光器是第四代固态激光器。半导体激光器结构紧凑,寿命为10,000小时,电光转换效率为30%至40%。德国Laserline和DILAS实用半导体激光器达到8kW。开发激光增益光纤,激光片晶体,激光非线性变频晶体,激光用激光玻璃,大功率透镜,传输光纤,切割头,焊头,半导体激光泵浦源等激光器件。它配备了核心部件,如精密机械零件加工,l激光电源,激光光学元件和数控系统。