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激光技術和產業的應用與創新

  世界上第一台激光器誕生於1960年,我國於1961年研製出第一台激光器,40多年來,激光技術與應用發展迅猛,已與多個學科相結合形成多個應用技術領域,比如光電技術,激光醫療與光子生物學,激光加工技術,激光檢測與計量技術,激光全息技術,激光光譜分析技術,非線性光學,超快激光學,激光化學,量子光學,激光雷達,激光製導,激光分離同位素,激光可控核聚變,激光武器等等。這些交叉技術與新的學科的出現,大大地推動了傳統產業和新興產業的發展。

  一、激光技術應用簡介

  激光加工技術是利用激光束與物質相互作用的特性對材料(包括金屬與非金屬)進行切割、焊接、表麵處理、打孔、微加工以及做為光源,識別物體等的一門技術,傳統應用最大的領域為激光加工技術。激光技術是涉及到光、機、電、材料及檢測等多門學科的一門綜合技術,傳統上看,它的研究範圍一般可分為:

  1.激光加工係統。包括激光器、導光係統、加工機床、控製係統及檢測係統。

  2.激光加工工藝。包括切割、焊接、表麵處理、打孔、打標、劃線、微調等各種加工工藝。

  激光焊接:汽車車身厚薄板、汽車零件、鋰電池、心髒起搏器、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接汙染和變形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器,CO2激光器和半導體泵浦激光器。

  激光切割:汽車行業、計算機、電氣機殼、木刀模業、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機件用銅板、一些金屬網板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、矽橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業使用的鈦合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。

  激光打標:在各種材料和幾乎所有行業均得到廣泛應用,目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導體泵浦激光器。

  激光打孔:激光打孔主要應用在航空航天、汽車製造、電子儀表、化工等行業。激光打孔的迅速發展,主要體現在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。國內目前比較成熟的激光打孔的應用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產及鍾表和儀表的寶石軸承、飛機葉片、多層印刷線路板等行業的生產中。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主,也有一些準分子激光器、同位素激光器和半導體泵浦激光器。

  激光熱處理:在汽車工業中應用廣泛,如缸套、曲軸、活塞環、換向器、齒輪等零部件的熱處理,同時在航空航天、機床行業和其它機械行業也應用廣泛。我國的激光熱處理應用遠比國外廣泛得多。目前使用的激光器多以YAG激光器,CO2激光器為主。

  激光快速成型:將激光加工技術和計算機數控技術及柔性製造技術相結合而形成。多用於模具和模型行業。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主。

  激光塗敷:在航空航天、模具及機電行業應用廣泛。目前使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器為主。

  二、激光加工技術及產業發展研究開發的重點

  目前激光加工技術及產業發展研究開發的重點可歸納為:

  (1)新一代工業激光器研究,目前處在技術上的更新時期,其標誌是二極管泵浦全固態激光器的發展及應用。

  (2)激光微細加工的應用研究。

  (3)激光加工用大功率CO2和固體激光器及準分子激光器的機型研究,開發和研製專用配套的激光加工機床,提高激光器產品在生產線上穩定運行的周期。

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