激光加工技術(shù)存在的問(wèn)題及未來(lái)發(fā)展展望

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、11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)：①使用激光加工，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量可靠，經(jīng)濟(jì)效益。②可以通過(guò)透明介質(zhì)對(duì)密閉容器內(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。③激光加工過(guò)程中無(wú)“刀具”磨損，無(wú)“切削力”作用于工件。④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。⑤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。（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)到10000h，電光轉(zhuǎn)換效率高達(dá)30%~40%。德國(guó)Laserline公司、DILAS公司實(shí)用化半導(dǎo)體激光器達(dá)到8kW。發(fā)展激光增益光纖、激光薄片晶體、激光非線性