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激光产业发展概述 先进制造高新技术产业一员

2014-10-05 06:11
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   自上世纪六十年代第一台激光器诞生以来,经过几十年的发展,激光加工技术与多个学科相结合形成多个应用技术领域。目前,激光的主要加工技术包括:激光切割激光焊接激光打标、激光打孔、激光热处理、激光快速成型、激光涂敷等。激光加工技术是一门综合性的高科技技术,交叉了光学、材料科学、工程、机械制造学、数控技术及电子技术等学科,由于激光固有的四大特性,被广泛地应用于工业、农业、国防、医学以及科学实验等诸多行业。

  迄今为止,全球已开形成了以美国、欧盟、日本等国家或地区为首的激光加工市场,激光加工技术正以前所未有的速度发展,并成为21世纪先进加工及制造技术,并已经在全球形成了一个新兴的高技术产业。

  而激光切割技术是激光技术在工业中的重要应用,它已成为当前工业领域最多的激光加工方法,可占整个激光加工的70%以上。激光切割以切割范围广、切割速度高、切缝窄、切割质量好、热影响区小、加工柔性大等优点在现代工业中得到了极为广泛的应用,同时也成为激光加工技术中最为成熟的技术之一。

  用于激光加工的激光器种类繁多,新型激光器也不断被开发。目前用于激光加工制造的激光器,主要有CO2激光器、Nd:YAG激光器准分子激光器,大功率半导体激光器以及光纤激光器。其中大功率CO2激光器和Nd:YAG激光器在大型工件激光加工技术中应用较广;中小功率CO2激光器和Nd:YAG激光器在精密加工中应用较多;准分子激光器多应用于微细加工,而由于超短脉冲激光与材料的热扩散相比,能更快地在照射部位注入能量,所以主要应用于超精细激光加工;半导体激光器是所有激光器体积最小的激光器,已在激光通信、激光存储、激光测距等方面得到了广泛应用;以光纤为基质的光纤激光器,在降低阈值、振荡波长范围、波长可调谐性能方面有明显优势,已成为目前激光领域的新兴技术,也是众多热门研究课题之一。和传统的固体、气体激光器一样,光纤激光器也是由泵浦源、增益介质、谐振腔三个基本要素组成。泵浦源一般采用高功率半导体激光器,增益介质为稀土掺杂光纤或普通非线性光纤,谐振腔可以由光纤光栅等光学反馈元件构成各种直线型谐振腔,也可以用耦合器构成各种环形谐振腔。泵浦光经适当的光学系统耦合进入增益光纤,增益光纤在吸收泵浦光后形成粒子数反转或非线性增益产生自发辐射。所产生的自发辐射光经受激放大和谐振腔的选模作用后,最终形成稳定激光输出。

  从目前国内应用情况分析,激光切割机广泛应用于低于12mm厚的低碳钢板、低于6mm厚的不锈钢板及低于20mm厚的非金属材料,对于三维空间曲线的切割,在汽车、航空工业中也开始获得了应用。

  激光切割机是光机电一体化的综合技术装备。激光束的参数、机器与数控系统的性能和精度都直接影响激光切割的效率和品质。因此,在激光切割设备的研制和实践应用中必须掌握和解决好包括切割穿孔、切割速度与板厚匹配关系、气流控制技术、焦点位置控制等关键技术。

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