激光加工技术论文.doc

激光加工技术 学校：铜陵学院专业：11法务会计学号：1112111149姓名：周敏激光加工技术1中文摘要激光加工技术是二十世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一， 我国激光技术研究与国外同时起步 国外以美、德、日为代表的几个发达国家在激光加工产业领域的发展速度惊人,而我国近几年激光加工技术的发展速度也越来越快，激光工业激光产业的发展前景也越来越好。激光产业正逐渐形成一个产业链条，而且一些企业正加快发展成为激光产业的龙头。当然，激光产业技术的发展光靠自己是不行的，还需要大力引进外部先进人才，坚持“引进来”和“走出去”相结合。激光技术发展所带来的好处是显而易见的，首先它能促进从科学技术的发展，从而带动相关产业的发展促进经济的发展；其次它能改善环境，以局部环境带动整体环境，从而产生一种良性循环。2关键词 激光加工、激光工业、发展前景、应用领域、应用范围3引言 20世纪20年代爱因斯坦提出的光受微辐射的概念预见了激光的产生，40年后的1960年美国工程师梅曼帅新研制成功的第一台红宝石激光器标志着激光的正式诞生，随后，激光技术迅猛发展。继固体激光器后，气体激光器、化学激光器、染料激光器、原子激光器、离子激光器、半导体激光器、X射线激光器和光纤激光器相继问世。应用领域也扩展到诸如电子、轻工、包装、礼品、小五金工业、医疗器械、汽车、机械制造、钢铁、冶金、石油等，为传统工业的技术改造和制造业的现代化提供先进的技术设备。4 正文 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、微加工等的一门技术。激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。激光技术是二十世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一。激光加工被誉为“未来制造系统的共同加工手段”，激光加工具有广阔的前景。以美国、日本、德国为首的西方工业发达国家非常重视激光技术的发展和应用，把激光技术列为国家发展计划中。在国民经济中取得了巨大的社会和经济效益。我国激光技术研究与国外同时起步，是当时与国外技术差距最小的高科技领域。在国家“六五”至“十一五”科技项目的支持下，逐步形成了以华中科技大学和中科院四大光机为典型代表的研究机构，在激光器的一些核心技术研发上已形成较全面的技术成果，形成了5个国家级的激光技术研究中心。其中，激光技术国家重点实验室、激光加工国家工程研究中心、武汉光电国家实验室（筹）和最早开设激光学科的华中科技大学均坐落在武汉，成为我国激光技术的发源地。我国激光加工产业一直呈指数增长，目前我国已经形成华中、珠三角、长三角、环渤海四大激光产业带，有21个省市、地区生产和销售激光设备，常年有定型产品生产和销售，并形成一定规模的企业有200家左右，以激光产品为主业的上市公司有两家。2008年全国激光产业销售总额达到了80亿元。中国工业激光的发展也正在紧跟国际发展的趋势，主要体现在：（1）通过上市融资，龙头企业正在形成中国第一个以工业激光为主打产品的上市公司是华工科技股份责任公司，2005年深圳大族激光公司紧跟着成为第二家工业激光上市企业。华工科技以生产高端的激光工业设备为主，大族激光以生产量大面广的低端激光工业设备为主。但大族激光通过2008年再次融资9亿元，目前正在向高端激光工业设备进军。2009年华工科技股份责任公司也实现了再次融资4.58亿元，将主要投向5个项目：高档数控等离子切割机生产线建设项目、先进固体激光器产业化项目、激光特种制造装备、半导体材料激光精密制造装备以及激光加工工艺研发中心建设项目。（2）走国际合作道路和引进高层次人才，核心竞争力正在形成为应对市场竞争，中国工业激光企业必须形成自己的核心竞争力，以抗衡国外激光工业设备大量进入中国的现状。深圳大族激光公司正在建设激光研究院，聘请国内外知名激光专家进行研究工作，并聘用了曾在德国Rofin公司长期工作的吕启涛博士为公司的技术老总。华工科技公司也引进了阎大鹏博士，开发生产出了光纤激光器。武汉法利莱激光公司收购了澳大利亚激光企业，提升了激光切割机的技术水平。武汉华俄激光公司引进了俄罗斯的固体激光切割机技术，在国内首次成立了中俄合资的激光公司。（3）国民经济支柱行业正在加大使用激光制造设备的力度武汉钢铁公司正在建设“激光加工工艺研究中心”，并与激光企业联合开发激光冷轧板拼焊设备、东风汽车公司越来越重视轿车车身的激光焊接、南车集团也开始将激光设备用于火车制造、武昌造船厂已购买多台激光切割机。（4）中国激光产业链正在形成随着市场的不断扩大，中国激光企业正在寻求自身的定位，逐步在形成产业链。如北京卓立汉光专门生产激光调节支架、广东许多中小企业专门生产激光设备的机箱、河南南阳生产气体激光器的风机、湖北老河口生产大型激光工作台、成都东骏激光公司专门生产固体激光晶体。（5）新一代工业激光器正在受到激光企业的重视为在竞争中立于不败之地，国内龙头企业正在开发新一代工业激光器及其应用装备：光纤激光器、紫外激光器及其精密加工设备、大功率半导体激光器及其焊接、热处理设备、高功率碟片激光器及其焊接设备、高功率气体激光器及其切焊组合设备等。国外以美、德、日为代表的几个发达国家在激光加工产业领域的发展速度惊人，它们在主要的大型制造产业，如汽车、电子、机械、航空、钢铁等行业中基本完成了用激光加工工艺对传统工艺的更新换代，进入“光制造”时代。激光在工业制造中所显示出的低成本、高效率以及应用的巨大潜力，成为世界主要工业国家间互相竞争的动力，纷纷将激光技术作为本国重要的尖端技术给予积极支持，加紧制定国家级激光产业发展计划。美国通过其“精密激光机械加工(PLM)协会”来激励其新工艺技术的发展，力求使美国工业激光器技术在世界上处于领先的地位，并在世界市场中获得较大的份额。德国在1994年-2002年制订了国家激光发展计划，促使德国激光器和激光工业应用后来居上，位于世界领先地位。激光设备在德国汽车和机械制造中的广泛应用，使其在这些领域内的竞争能力近年来得到显著提高。并制订了德国“2002-2006光学促进计划”，将激光技术作为重中之重，认为未来所有制造加工业中有12%以上的加工工艺需要用激光技术来替代。除此之外，英国“阿维尔计划”、日本“激光研究五年计划”，甚至俄罗斯、韩国、新加坡、印度也制订有专门的激光技术发展计划。根据国际激光行业权威刊物LASER FOCUS WORLD每年发布的统计资料表明，全球激光器产业市场发展迅猛，激光产品销售每年平均以高于10%的速度增长，并呈现出加速增长的趋势。2008年世界激光产业仅激光器（不包括广泛用于通信和家电的半导体激光器）年产值就超过了70亿美元，激光加工装备年产值超过了130亿美元。 激光工业装备制造企业由研究型的单台特种设备制造企业，发展到标准化、规模化生产的跨国公司。国外许多知名激光企业均通过兼并重组快速发展壮大。德国通快公司(Trumpf)通过兼并、重组，成为拥有7家从事激光产品生产的企业，成为当今世界上激光装备制造产业的霸主。美国相干公司(Coherent)在2001年初将医疗激光集团出售给以色列ESCSharplan公司后，购买了几家从事工业激光产品制造的公司，专著于工业激光领域的技术研究和产品开发。这些大型企业的形成，一方面推动了激光应用技术与产业走向新的发展阶段，另一方面也表明这些厂商正在谋求规模化发展，提升激光设备的性能价格比，以便垄断市场。 激光加工的应用领域非常广泛，其中包括材料微加工、光通讯产品、计算机外设、微电子元器件、生物医学诊断产品等等。激光微加工应用于微电子部件，激光源应用BGA打孔、柔性电路打孔、切割、开槽塑料、TAB窗、互连孔高值打孔塑料、金属无机物陶瓷塑料和硅片的制造。激光加工还可以应用于半导体制造，应用紫外光刻机，用于DRAM和逻辑产品集成电路修复，薄膜去除，半导体诊断仪器，晶片清洁，掩膜修复，批量加工，批量修整等。激光加工应用于数据存储器件可用于导线剥除、空气轴承、拾音头、微型打孔、磁盘刻制等。应用于计算机外设可进行屏面板显示退火、喷墨打印机头、AMLCD成像、显示器件的选择性外层去除、磁带存储器件、移动电话互连等等。激光加工应用于医疗器件可应用于血管造型、心脏血管、神经导管的微型打孔、气球血管造型设备的微型打孔、电生理学上的绝缘物质去除、电生理学上的电极成像、静脉滴管的小孔加工、口腔喷雾的喷嘴、标准漏孔的检测、用于DNA分析的微观流体学、用于DNA分析的显微注射、血液细胞幻灯片显示等等。激光器可分为气体激光器，液体激光器，化学激光器和半导体激光器。在气体激光器中，最常见的是氦氖激光器。世界上第一台氦氖激光器是继第一台红宝石激光器之后不久，于1960年在美国贝尔实验室里由伊朗物理学家贾万制成的。由于氦氖激光器发出的光束方向性和单色性好，可以连续工作，所以这种激光器是当今使用最多的激光器，主要用在全息照相的精密测量、准直定位上。气体激光器中另一种典型代表是氩离子激光器。它可以发出鲜艳的蓝绿色光，可连续工作，输出功率达100多瓦。这种激光器是在可见光区域内输出功率最高的一种激光器。由于它发出的激光是蓝绿色的，所以在眼科上用得最多，因为人眼对蓝绿色的反应很灵敏，眼底视网膜上的血红素、叶黄素能吸收绿光。因此，用氩离子激光器进行眼科手术时，能迅速形成局部加热，将视网膜上蛋白质变成凝胶状态，它是焊接视网膜的理想光源。氩离子激光器发出的蓝绿色激光还能深入海水层，而不被海水吸收，因而可广泛用于水下勘测作业。液体激光器也称染料激光器，因为这类激光器的激活物质是某些有机染料溶解在乙醇、甲醇或水等液体中形成的溶液。为了激发它们发射出激光，一般采用高速闪光灯作激光源，或者由其他激光器发出很短的光脉冲。液体激光器发出的激光对于光谱分析、激光化学和其他科学研究，具有重要的意义。化学激光器是用化学反应来产生激光的。如氟原子和氢原子发生化学反应时，能生成处于激发状态的氟化氢分子。这样，当两种气体迅速混合后，便能产生激光，因此不需要别的能量，就能直接从化学反应中获得很强大的光能。这类激光器比较适合于野外工作，或用于军事目的，令人畏惧的死光武器就是应用化学激光器的一项成果。在当今的激光器中，还有一些是用半导体制成的。它们体积小，使用寿命长，激励方式简单（通常采用电激励），阈值电流低，易于规模化生产，早期的半导体激光器的输出激光相干性、方向性等性能较差，输出激光频率种类较少，大多在红外区，但是现在随着研究的深入和半导体 半导体激光器材料和结构的拓展，半导体激光器家族中出现了诸如边发射激光器、量子阱激光器、垂直腔表面发射激光器等等输出激光性能优异的新成员，输出激光频率类型在可见光区域也广有分布。尤其是垂直腔表面发射激光器，除了具有单纵模输出、低阈值电流起振等优异特性之外，还具有在生产工艺上大规模化和阵列化，这样，半导体激光器也能输出大功率激光，而且进一步降低半导体激光器的生产成本，利于激光器的普及应用。5结语激光加工是一门21世纪发展极快的制造新技术,各国政府和工业部门都非常重视激光器和激光加工技术设备的发展。中国政府一直将激光作为“先进制造技术”列为国家重点发展项目。随着中国经济快速发展和国内“全球制造基地”规模的迅速扩大,中国也将迅速成为全球激光器和激光加工设备应用的重要市场。面对日益增长的巨大的激光加工应用市场和国际竞争新格局,中国的激光器和激光加工技术产业必将有一个大的发展,这种状况给国内外从事激光、激光加工技术设备研发、生产和经营的企业和投资者带来极好机遇和挑战。6 参考文献【1】张辽远，现代加工技术。机械工业出版社，2008【2】宋威廉，激光加工技术的发展。机械工业出版社，2008【3】曾智江 朱三根，微细技工技术的研究。高等教育出版社，2007【4】孟永刚，激光加工技术。国防工业出版社，2008【5】周兰英，现代加工技术。北京理工大学出版社，2009【6】张永康，激光加工技术。化学工业出版社，2004【7】鞠鲁粤，现代材料成型技术基础。上海大学出版社，1998【8】译者，左演声出版社，材料现代分