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    激光加工的广泛应用

    放大字体  缩小字体 发布日期:2022-09-13 05:51:57    来源:本站    作者:标准件之家    浏览次数:601
    导读

    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Y

    作为20世纪科技发展的主要标志和现代信息社会光电技术的支柱之一,激光技术和激光产业的发展受到了世界先进国家的高度重视。激光加工是国外激光应用的最大项目,也是改造传统产业的重要手段。主要包括kW-10kW的CO2激光器和100瓦千瓦的YAG激光器,对各种材料进行切割、焊接、打孔、划线和热处理。根据最新的1997-1998年激光市场回顾和预测,1997年世界激光市场销售总额达32.2亿美元,比1996年增长14%,其中材料加工8.29亿美元,医疗应用3亿美元,研究领域1.5亿美元。1998年,总收入预计将增长19%,达到38.2亿美元。其中排名第一的材料加工预计超过10亿美元,医用激光是国外第二大应用。在激光加工领域,CO2激光广泛应用于切割和焊接,分别占70%和20%,而表面处理不到10%。YAG激光主要用于焊接、打标(50%)和切割(15%)。CO2激光器在美国和欧洲占70 ~ 80%。在我国,切割是激光加工的主要部分,约占10%,其中98%以上的CO2激光器的功率范围在1.5kW~2kW,而15%左右以热处理为主,大多数是激光处理汽车发动机缸套。该技术具有较高的经济效益和社会效益,市场前景广阔。在汽车工业中,激光加工技术充分发挥了其先进、快速、灵活的加工特点。比如三维激光切割机广泛应用于汽车原型和小批量生产,不仅节省了模板和工装设备,还大大缩短了生产准备周期;激光束可以在高硬度材料和复杂曲面上钻孔,速度快,无损伤。激光焊接已经成为汽车工业的标准工艺。日本丰田已经使用激光焊接汽车车身板件,将不同厚度和不同表面涂层的金属板焊接在一起,然后冲压。虽然激光热处理在国外没有焊接和切割那么普遍,但在汽车工业中仍有广泛的应用,如气缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零件的热处理。在工业化国家,激光加工技术与计算机数控技术、柔性制造技术相结合,衍生出激光快速成型技术。该技术不仅可以快速制造模型,还可以直接熔化金属粉末制造金属模具。20世纪80年代,YAG激光在焊接、切割、钻孔和打标方面发挥着越来越重要的作用。一般来说,YAG激光切割可以获得较好的切割质量和较高的切割精度,但切割速度有限。YAG激光器随着输出功率和光束质量的提高而有所突破。YAG激光已经开始挤入kw CO2激光的切割市场。YAG激光特别适用于焊接不允许热变形和焊接污染的微型器件,如锂电池、起搏器、密封继电器等。YAG激光打孔已经发展成为最大的激光加工应用。目前国外激光打孔主要应用于航空航天、汽车制造、电子仪器、化工等行业。激光打孔的快速发展主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率从五年前的400w提高到800w到1000w。峰值打孔功率高达30~50kw,打孔用脉冲宽度越来越窄,重复频率越来越高,提高了激光器的输出参数,大大提高了打孔质量,加快了打孔速度,扩大了打孔的应用范围。目前国内激光打孔应用比较成熟的是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产和手表宝石轴承的生产。

    目前激光加工技术研发的重点可以概括为:新一代工业激光器的研究正处于技术更新期,其标志是二极管泵浦全固态激光器的开发和应用;激光加工,在激光加工应用统计中,微加工1996年仅占6%,1997年翻了一番,达到12%,1998年增加到19%;智能处理系统,系统集成不仅仅是处理本身,还有实时检测和反馈处理。随着专家系统的建立,智能处理系统已成为必然的发展趋势。经过30多年的发展,激光技术在我国取得了数以千计的科技成果,其中许多已用于生产实践。激光加工设备的产量以平均每年20%的速度增长,为传统产业的技术改造和产品质量的提高解决了许多问题。如宝钢、本钢等大型钢厂正在推广激光毛纤维技术,这将改变我国汽车板用钢板完全依赖进口的状态。激光打标机和激光焊接机的质量、功能和价格满足目前国内市场需求。主要问题有:科研成果转化为商品的能力差,许多有前途的成果停留在实验室的雏形阶段;激光加工系统的核心部件激光器品种少,技术落后,可靠性差。不仅国外已经在生产过程中使用了二极管泵浦全固态激光器,国内的二极管泵浦全固态激光器也还处于研发的初级阶段。对加工技术特别是精细加工技术的研究很少,对紫外激光加工的研究更少。激光加工设备的可靠性、安全性、可维护性和匹配性较差,难以满足工业生产的需要。

     
    (文/标准件之家)
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