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激光打标技术3:激光加工的发展现状

2020-5-2 7:23:08

激光加工的发展现状

1激光加工简介

激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与 非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及作为光源、识别物体 等的一门技术’传统上激光技术应用最广阔的领域为激光加工技术關。激光 加工是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术-激光加 工有“热加工”和“冷加工”两种。现在大量用于激光加工的COz和YAG 激光为红外光,它们辐照在金属或非金属工件上,基于热效应,使工件升温、 融化或汽化,以完成各种加工,这是热加工。准分子激光器输出紫外光,它 有可能对聚合物等非金属材料进行基于光化学作用的剥揪加工,这种“冷加 ”技术正在开发,并有可能在电了工业中得到较大程度的应用。但是,B 前激光加工的主流还是基于懿效应的加工°激光打标就是基于热效应的激光 加工技术中一个非常重要的方面。

2国外激光加工的发展现状⑸闰

激光技术的诸多优势使其备受发达国家重视。1 9 9 8年美国国家研究 理事会发布哈里森计划,指出“除了成功应用在信息领域外,激光技术对经 济最重要的贡献是在制造业和加工业。因此,各个部门应该支持其发展,使 激光技术成为一个综合性学科,增进美国经济、军事实力”在德国,政府 制定了 “尤利卡计划"、"激:光2 0 0 0 \ “德国2Q02-2006光学促 进计划”等一系列发展规划,德国总理2。0 2年指出:电子、生物、光技 术是德国新的科技领域的三大发展重点.

(1)美国是世界上最早建立激光加工站的国家,许多加工站建立于20 世纪70年代中期,在激光加工中主要使用C(h激光器和Nd:YAG激光器。 其中,C02激光器58%用于切割,12%用于焊接,11%用于标记,1%用于热 处理,其它为18%; Nd:YAG激光器24%用于焊接,39%用于标记,7%用于 切割,18%用于微电子加工,3%用于打孔,其它9%。

<2)二十世纪八十年代初,日本产业界积极釆用激光加工'并逐步扩 大到焊接。统计表明,日本占当今世界上王业用激光设备的30%左右,激光 加工是日本重要的基础制造技术之一。日本现用于材料加工的是大功率二氧 化碳激光器和Nd:YAG激光器,准分子激光器也已使用,而新开发的气体激 光器有波长10.6微米二氧化碳激光器、波长5微米一氧化碳激光器、波长 1.3微米的碘激光器及二极管泵浦的全固态激光器的紫外准分子激光器等。5 轴或6轴三维激光切割机器人已在日本汽车、机械、电机重工中大显身手。 同时,激光焊接在日本电子、电机、汽车、车辆零部件、OA机器等小件、 大批量生产中得到迅速发展,使本产业界生产线上成功应用激光焊为世界所 瞩目。门本以5kW及10kW二氧化碳激光焊代替了闪光对焊进行制钢业轧 钢卷材的连接,在薄、中、厚板钢管、高级薄型不锈锅制造时,与高频电焊、 TIG焊相结合,保证了质量的稳定性。并且,日本也致力于进行激光超薄板 焊接的研究,如板厚100微米以下的箔片无法壻焊,但通过有特殊输出功率 波形的YAG激光焊接得以成功,显示了激光焊接的广阔前途【气

(3)德国是欧洲地区激光加工产业发展最快的国家,特别是激光材料 加工方面处于世界领先的地位。用于材料加工的光源,躍国企业几乎占了世 界市场的40%,处于领先地位。在激光光源方面CO3占42%, Nd:YAG 35%,在激光系统方面CO?激光加工系统占56%, YAG激光加工系统占40% 徳国为了推广激光加工技术,除了建立9个国家级激光中心外,还大量建立 激光加工站;同时在大、中、小型企业积极建立激光加工生产线,例如: 众汽车厂的齿轮激光加工生产线;Thyssen钢铁公司的轿车底板激光拼焊生 产线;西门子公词建立了线包引线激光点焊生产线,接触器铁芯、衔铁激 光焊接生产线,集成电路激光微调生产线及半导体硅片激光毛化及退火生产 线等叫

为了发展激光技术特别是加工技术,各国制定了自己的或联合的激光发 展规划,如“美国的战略防御倡议"、英国的“阿维尔计划"、日本的“激光 研究五年计划”、西欧的“尤里卡计划”、德国的“激光技术及其研究重点” 等曲0

同时,这些国家为执行发展计划还建立了专门的研究机构和激光加工应 用中心,并给予了大量的资金和技术支持。因此,计划的执行速度是很快的。

3我国激光加工的发展现状

据中国光学学会激光加工委员会统计,从激光加工市场比较来看,2 0 0 2年的国际产值为2 9. 9亿美元(近2 5 0亿元入民币),而国内仅为 1 0. 3亿元人民币,这说明国内传统工业技改和新兴工业市场留给激光加 工还有很大空间

但由于受我国工业基础的约束等,激光器件的光机电一体化程度差,更 没有形成产业化,直到进入九十年代激光产业才有较快的发展。国家“六五”


至“九”期间对激光技术基础研究的大力投入,已在北京、上海、武汉三 地形成屮国激光研究应用的三足鼎立之势“据统计,我国激光产业的总销售 额在“八”期间达到125.32亿元,平均年增长率达2.33倍,其中排在第 一位的是光存储,第一位是测距、准直,第三位是激光医疗,第四位是激光 加工没备阁闷⑶-

通过各地光电子、激光行业协会和激光设备生产企业对近两年多来全国 激光行业激光设备的销售情况进行调查、统计、分析和预测,2001年、2002 年、2003年我国激光加工设备销售统计与分析的各类数据简要归纳如下:

表1.1我国激光加工设备销售统计倒(单位:亿元人民币)

 

激光加工装置销售额.

销售总额

500W以上

500W以下

2001

2.0

3.8

5.8

2002

2.4

5.0

7.4

2003

3.2

6.8

10.0

 

2001年我国繹iG激光打标机的销售额为M526万元:2002年为18884 万元;2003…■至五月我国YAG激光打标机销售总额为1.06亿元,同期增 35%, 2003年全年YAG激光打标机的销售总额为2亿5千万元左右。 20S年YAG激光打标机销售总量为864台,2002年为1142台,2003年达 1600 °

2001年我国二氧化碳激光雕刻机的销售額为45"方元;2002年为6000 万元;2003年亠至五月我国二氧化碳激光雕刻机市场销售总额为3500万元, 同期增长40%, 2003年全年二氧化碳激光雕刻机市场销售总额为8300万元 左右。2001年二氧化碳激光雕刻机(输出功率10—100W)销售总量为308 台;2002年为4。0台;2003年增至560台。

分析以上数据,激光标记(打标)在激光加工领域中所占的比例很大, 在澱光加工领域的占有重要的地位。所以激光打标已经成为国内激光加工应 用的一个最重要的分支,具有巨大的市场潜力。


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