作为20世纪科学技术发展的主要标志和现代信息社会光电子技术的支柱之一,激光技术和激光打标机产业的发展受到世界先进国家的高度重视。
激光加工是国外激光应用中最大的项目,也是对传统产业改造的重要手段,主要是kW级到10kW级CO2激光器和百瓦到千瓦级YAG激光器实现对各种材料的切割、焊接、打孔、刻划和热处理等。
激光加工应用领域中,CO2激光器以切割和焊接应用最广,分别占到70%和20%,表面处理则不到10%。而YAG激光器的应用是以焊接、标记(50%)和切割(15%)为主。在美国和欧洲CO2激光器占到了70~80%。我国激光加工中以切割为主的占10%,其中98%以上的CO2激光器,功率在1.5kW~2kW范围内,而以热处理为主的约占15%,大多数是进行激光处理汽车发动机的汽缸套。这项技术的经济性和社会效益都很高,故有很大的市场前景。
在汽车工业中,激光加工技术充分发挥了其先进、快速、灵活地加工特点。如在汽车样机和小批量生产中大量使用三维激光切割机,不仅节省了样板及工装设备,还大大缩短了生产准备周期;激光束在高硬度材料和复杂而弯曲的表面打小孔,速度快而不产生破损;激光焊接在汽车工业中已成为标准工艺,日本Toyota已将激光用于车身面板的焊接,将不同厚度和不同表面涂敷的金属板焊接在一起,然后再进行冲压。虽然激光热处理在国外不如焊接和切割普遍,但在汽车工业中仍应用广泛,如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理。在工业发达国家,激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结合,派生出激光快速成形技术。该项技术不仅可以快速制造模型,而且还可以直接由金属粉末熔融,制造出金属模具。
目前激光加工技术研究开发的重点可归纳为:
新一代工业激光器研究,目前处在技术上的更新时期,其标志是二极管泵浦全固态激光器的发展及应用;精细激光加工,在激光加工应用统计中微细加工1996年只占6%,1997年翻了一倍达12%,1998年已增加到19%;加工系统智能化,系统集成不仅是加工本身,而是带有实时检测、反馈处理,随着专家系统的建立,加工系统智能化已成为必然的发展趋势。
激光技术在我国经过30多年的发展,取得了上千项科技成果,许多已用于生产实践,激光加工设备产量平均每年以20%的速度增长,为传统产业的技术改造、提高产品质量解决了许多问题,如激光毛化纤技术正在宝钢、本钢等大型钢厂推广,将改变我国汽车覆盖件的钢板完全依赖进口的状态,激光标记机与激光焊接机的质量、功能、价格符合国内目前市场的需求,市场占有率达90%以上。
存在的主要问题:科研成果转化为商品的能力差,许多有市场前景的成果停留在实验室的样机阶段;激光加工系统的核心部件激光器的品种少、技术落后、可靠性差。国外不仅二级管泵浦的全固态激光器已用于生产过程中,而且二级管激光器也被应用,而我国二极管泵浦的全固态激光器还处在刚开始研究开发阶段。对加工技术的研究少,尤其对精细加工技术的研究更为薄弱,对紫外波激光进行加工的研究进行的极少。激光加工设备的可靠性、安全性、可维修性、配套性较差,难以满足工业生产的需要。
转载请注明出处。