作為20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主要標(biāo)志和現(xiàn)代信息社會光電子技術(shù)的支柱之一,激光技術(shù)和激光打標(biāo)機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到世界先進(jìn)國家的高度重視。
激光加工是國外激光應(yīng)用中最大的項(xiàng)目,也是對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造的重要手段,主要是kW級到10kW級CO2激光器和百瓦到千瓦級YAG激光器實(shí)現(xiàn)對各種材料的切割、焊接、打孔、刻劃和熱處理等。
激光加工應(yīng)用領(lǐng)域中,CO2激光器以切割和焊接應(yīng)用最廣,分別占到70%和20%,表面處理則不到10%。而YAG激光器的應(yīng)用是以焊接、標(biāo)記(50%)和切割(15%)為主。在美國和歐洲CO2激光器占到了70~80%。我國激光加工中以切割為主的占10%,其中98%以上的CO2激光器,功率在1.5kW~2kW范圍內(nèi),而以熱處理為主的約占15%,大多數(shù)是進(jìn)行激光處理汽車發(fā)動機(jī)的汽缸套。這項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和社會效益都很高,故有很大的市場前景。
在汽車工業(yè)中,激光加工技術(shù)充分發(fā)揮了其先進(jìn)、快速、靈活地加工特點(diǎn)。如在汽車樣機(jī)和小批量生產(chǎn)中大量使用三維激光切割機(jī),不僅節(jié)省了樣板及工裝設(shè)備,還大大縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期;激光束在高硬度材料和復(fù)雜而彎曲的表面打小孔,速度快而不產(chǎn)生破損;激光焊接在汽車工業(yè)中已成為標(biāo)準(zhǔn)工藝,日本Toyota已將激光用于車身面板的焊接,將不同厚度和不同表面涂敷的金屬板焊接在一起,然后再進(jìn)行沖壓。雖然激光熱處理在國外不如焊接和切割普遍,但在汽車工業(yè)中仍應(yīng)用廣泛,如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家,激光加工技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合,派生出激光快速成形技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)不僅可以快速制造模型,而且還可以直接由金屬粉末熔融,制造出金屬模具。
目前激光加工技術(shù)研究開發(fā)的重點(diǎn)可歸納為:
新一代工業(yè)激光器研究,目前處在技術(shù)上的更新時期,其標(biāo)志是二極管泵浦全固態(tài)激光器的發(fā)展及應(yīng)用;精細(xì)激光加工,在激光加工應(yīng)用統(tǒng)計(jì)中微細(xì)加工1996年只占6%,1997年翻了一倍達(dá)12%,1998年已增加到19%;加工系統(tǒng)智能化,系統(tǒng)集成不僅是加工本身,而是帶有實(shí)時檢測、反饋處理,隨著專家系統(tǒng)的建立,加工系統(tǒng)智能化已成為必然的發(fā)展趨勢。
激光技術(shù)在我國經(jīng)過30多年的發(fā)展,取得了上千項(xiàng)科技成果,許多已用于生產(chǎn)實(shí)踐,激光加工設(shè)備產(chǎn)量平均每年以20%的速度增長,為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造、提高產(chǎn)品質(zhì)量解決了許多問題,如激光毛化纖技術(shù)正在寶鋼、本鋼等大型鋼廠推廣,將改變我國汽車覆蓋件的鋼板完全依賴進(jìn)口的狀態(tài),激光標(biāo)記機(jī)與激光焊接機(jī)的質(zhì)量、功能、價格符合國內(nèi)目前市場的需求,市場占有率達(dá)90%以上。
存在的主要問題:科研成果轉(zhuǎn)化為商品的能力差,許多有市場前景的成果停留在實(shí)驗(yàn)室的樣機(jī)階段;激光加工系統(tǒng)的核心部件激光器的品種少、技術(shù)落后、可靠性差。國外不僅二級管泵浦的全固態(tài)激光器已用于生產(chǎn)過程中,而且二級管激光器也被應(yīng)用,而我國二極管泵浦的全固態(tài)激光器還處在剛開始研究開發(fā)階段。對加工技術(shù)的研究少,尤其對精細(xì)加工技術(shù)的研究更為薄弱,對紫外波激光進(jìn)行加工的研究進(jìn)行的極少。激光加工設(shè)備的可靠性、安全性、可維修性、配套性較差,難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。
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