激光加工技術(shù)現(xiàn)狀和未來發(fā)展方向

寂靜天花板

經(jīng)過幾十年的發(fā)展,，激光技術(shù)開辟了廣闊的應用天地,，應用領(lǐng)域涵蓋通信、材料加工,、準分子光刻及數(shù)據(jù)存儲等多個主要類別,。根據(jù)國外統(tǒng)計資料表明，2013年全世界總的激光銷售超過1000億元,。其中全球激光器市場銷售額較2013年增長6.0%,，達到93.34億美元。美國市場借助出口方面的出色表現(xiàn)有所增長;歐洲憑借德國的出口增長僅維持收支平衡;亞洲市場,，東盟國家的增長抵消了中國的經(jīng)濟放緩以及日本的零增長。

一,、國外激光加工技術(shù)及發(fā)展動態(tài)

以德國,、美國、日本,、俄羅斯為代表的少數(shù)發(fā)達國家,，目前主導和控制著全球激光技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。

其中,，德國Trumpf,、Rofin-Sinar公司在高功率工業(yè)激光器上稱雄天下;美國IPG公司的光纖激光器引領(lǐng)世界激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。歐美主要國家在大型制造產(chǎn)業(yè),，如機械,、汽車、航空,、造船,、電子等行業(yè)中，基本完成了用激光加工工藝對傳統(tǒng)工藝的更新?lián)Q代,，進入“光加工”時代,。

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，激光技術(shù)開辟了廣闊的應用天地,，應用領(lǐng)域涵蓋通信,、材料加工、準分子光刻及數(shù)據(jù)存儲等多個主要類別,。根據(jù)國外統(tǒng)計資料表明,，2013年全世界總的激光銷售超過1000億元。其中全球激光器市場銷售額較2013年增長6.0%,，達到93.34億美元,。美國市場借助出口方面的出色表現(xiàn)有所增長;歐洲憑借德國的出口增長僅維持收支平衡;亞洲市場，東盟國家的增長抵消了中國的經(jīng)濟放緩以及日本的零增長,。

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二,、國內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.國內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)整體格局

國內(nèi)激光企業(yè)主要分布在湖北、北京、江蘇,、上海及深圳等地,，已基本形成以上述省市為主體的華中、環(huán)渤海,、長三角,、珠三角四大激光產(chǎn)業(yè)基地，其中有一定規(guī)模的企業(yè)約300家,。

2014年我國激光產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值約為800億元,。主要包括：激光加工裝備產(chǎn)業(yè)達到350億元(其中，用于切割,、打標和焊接的高功率激光設(shè)備占據(jù)了67%的市場份額);激光加工在重工業(yè),、電子工業(yè)、輕工業(yè),、軍用,、醫(yī)療等行業(yè)的應用達到450億元。預計在今后三年,，我國激光產(chǎn)業(yè)平均行業(yè)復合成長率將不低于20%,。

我國激光加工產(chǎn)業(yè)可以分為四個比較大產(chǎn)業(yè)帶，珠江三角洲,、長江三角洲,、華中地區(qū)和環(huán)渤海地區(qū)。這四個產(chǎn)業(yè)帶側(cè)重點不同,，珠三角以中小功率激光加工機為主,，長三角以大功率激光切割焊接設(shè)備為主，環(huán)渤海以大功率激光熔覆和全固態(tài)激光為主,，以武漢為首的華中地區(qū)則覆蓋了大,、中、小激光加工設(shè)備,。這四大產(chǎn)業(yè)帶中,，以華中地區(qū)尤其是武漢最具代表性，中國“光谷”的稱號便是有力的證明,。武漢地區(qū)可以說見證了中國激光加工產(chǎn)業(yè)從無到有,、從弱到強的整個歷程，是中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展的縮影

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2.國內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)重點單位

激光技術(shù)在我國經(jīng)過40多年發(fā)展,，有了較為雄厚的技術(shù)基礎(chǔ),，鍛煉培養(yǎng)了一支素質(zhì)較高的隊伍。以中科院四大光機所及各部委所屬研究機構(gòu)和一批大學為代表,，形成了我國激光器系統(tǒng)技術(shù)研究開發(fā)的重要力量,，如華中科技大學,、清華大學、北京工業(yè)大學等16個科研院所,。在部分激光器研究開發(fā)的核心技術(shù)上,，形成了5個國家級的激光技術(shù)研究中心，10多個研究機構(gòu),。

我國激光產(chǎn)業(yè)骨干企業(yè)有：武漢——華工激光,、楚天激光、團結(jié)激光,、金運激光,、銳科激光;深圳——大族激光、光韻達激光,、光大激光,、聯(lián)贏激光;北京——大恒激光、11所;華東——上海團結(jié)普林瑪,、南京東方等,。我國激光行業(yè)的八大激光上市公司分別為華工科技,、大族激光,、金運激光、光韻達,、福晶科技,、新松機器人、利達光電及上海新南洋,。

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三,、激光加工的優(yōu)勢

激光加工屬于無接觸加工,并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調(diào)，因此可以實現(xiàn)多種加工的目的,。它可以對多種金屬,、非金屬加工，特別是可以加工高硬度,、高脆性及高熔點的材料,。

激光加工柔性大主要用于切割、表面處理,、焊接,、打標和打孔等。激光表面處理包括激光相變硬化,、激光熔敷,、激光表面合金化和激光表面熔凝等。

激光加工技術(shù)主要有以下獨特的優(yōu)點：

①使用激光加工,，生產(chǎn)效率高,，質(zhì)量可靠,，經(jīng)濟效益。

②可以通過透明介質(zhì)對密閉容器內(nèi)的工件進行各種加工;在惡劣環(huán)境或其他人難以接近的地方,，可用機器人進行激光加工,。

③激光加工過程中無“刀具”磨損，無“切削力”作用于工件,。

④可以對多種金屬,、非金屬加工，特別是可以加工高硬度,、高脆性及高熔點的材料,。

⑤激光束易于導向、聚焦實現(xiàn)作各方向變換,，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合,、對復雜工件進行加工，因此它是一種極為靈活的加工方法,。

⑥無接觸加工,，對工件無直接沖擊，因此無機械變形,，并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調(diào),，因此可以實現(xiàn)多種加工的目的。

⑦激光加工過程中,，激光束能量密度高,，加工速度快，并且是局部加工,，對非激光照射部位沒有或影響極小,，因此，其熱影響區(qū)小,，工件熱變形小,，后續(xù)加工量小。

⑧激光束的發(fā)散角可<1毫弧,，光斑直徑可小到微米量級,作用時間可以短到納秒和皮秒,，同時，大功率激光器的連續(xù)輸出功率又可達千瓦至10kW量級,，因而激光既適于精密微細加工,，又適于大型材料加工。激光束容易控制,，易于與精密機械,、精密測量技術(shù)和電子計算機相結(jié)合，實現(xiàn)加工的高度自動化和達到很高的加工精度,。

激光加工技術(shù)已在眾多領(lǐng)域得到廣泛應用,，隨著激光加工技術(shù),、設(shè)備、工藝研究的不斷深進,，將具有更廣闊的應用遠景,。由于加工過程中輸入工件的熱量小，所以熱影響區(qū)和熱變形小;加工效率高,，易于實現(xiàn)自動化,。

四、存在主要問題及發(fā)展思路

1.面向?qū)�業(yè)領(lǐng)域的中高端激光加工成套裝備和配套技術(shù)不能滿足行業(yè)需求

隨著我國制造業(yè)企業(yè)技術(shù)改造力度加大,，近年來數(shù)控激光切割,、焊接成套裝備市場異常活躍,，年需求可達到1000臺以上,。但國內(nèi)市場缺乏滿足行業(yè)需求的國產(chǎn)中高端激光裝備產(chǎn)品，同時在與國外產(chǎn)品進行配套服務時,，配套技術(shù)也達不到客戶需求,，如武鋼冷軋生產(chǎn)線進口十多臺德國激光拼焊、硅鋼刻痕大型裝備,，配套的激光裝備技術(shù)和激光焊接工藝無法滿足武鋼規(guī)�,；�不停機生產(chǎn)要求。在與東風,、三環(huán)鍛壓等省內(nèi)行業(yè)龍頭企業(yè)的配套上,，也存在類似問題,。

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2.產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)之間的合作融合不夠

制約激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的某些核心技術(shù),，如激光裝備所需的控制軟件、生產(chǎn)光纖激光器必需的特種光纖等,，由于缺乏與數(shù)控相關(guān)企業(yè),、光電子相關(guān)企業(yè)之間的技術(shù)協(xié)作，導致技術(shù)一直難以取得突破,，制約了激光產(chǎn)業(yè)核心競爭力的提升,。同時，在制造業(yè)與服務業(yè)加速融合發(fā)展的大環(huán)境下,，我省激光產(chǎn)業(yè)需要擴寬思路,加大與現(xiàn)代服務業(yè),、文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的融合。雖然團結(jié)激光,、楚天激光已經(jīng)在這方面開展了有益的嘗試,，但這種不局限于現(xiàn)有市場和產(chǎn)品，主動謀求協(xié)作融合的思維方式尚未成為全行業(yè)的共識,。

3.發(fā)展思路

以激光應用為先導,，以激光器件為核心,，以集成裝備為主體，以國際合作提升水平,，著力解決發(fā)展中長期存在的核心器件瓶頸和關(guān)鍵技術(shù)難題,，推動科技資源高效配置與綜合集成，促進產(chǎn)業(yè)鏈的上下延伸,，促進激光產(chǎn)業(yè)各細分領(lǐng)域之間,、激光與其他產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，促進產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新,，打造以大型激光加工設(shè)備系統(tǒng)集成企業(yè)為龍頭,，以中小型激光生產(chǎn)企業(yè)群為支撐，以功能器件生產(chǎn)企業(yè)群和公共技術(shù)等服務平臺為配套的激光制造裝備企業(yè)集群,。

圍繞激光產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展,，聚焦新一代核心激光器、高端激光制造裝備,、激光加工應用三大方向,，策劃、攻克一批能夠形成顯著增長點的重大項目,，建立重大產(chǎn)業(yè)化項目協(xié)同創(chuàng)新推進機制,，及時研究解決項目前期及建設(shè)實施中的重大問題。

五,、未來發(fā)展方向

1.激光器技術(shù)發(fā)展

繼傳統(tǒng)的氣體,、固體激光器之后，光纖激光器,、半導體激光器,、碟片激光器等新型激光器發(fā)展迅速�,？傮w而言,，全球激光技術(shù)的主要趨勢是向高功率、高光束質(zhì)量,、高可靠性,、高智能化和低成本方向發(fā)展。高功率射頻板條CO2激光器,、軸快流CO2激光器,、千瓦內(nèi)低成本大功率YAG激光器、碟片固體激光器,、半導體激光器,、光纖激光器、全固化可見光及倍頻紫外激光器,，皮秒,、飛秒激光器,。

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(1)高功率工業(yè)光纖激光器高功率光纖激光器是第三代固體激光器。在激光加工領(lǐng)域,，光纖激光器有逐步替代傳統(tǒng)YAG,、部分CO2激光器的趨勢。目前商用光纖激光器輸出功率連續(xù)功率已上升到數(shù)千瓦,，以至50kW,。

重點研發(fā)實用型1~4kW光纖激光器，攻克10kW光纖激光器產(chǎn)業(yè)化技術(shù),。

①高功率光纖激光器用大芯徑摻鐿光纖,，為高功率光纖激光器及其核心光纖器件提供配套。

②10kW高功率工業(yè)光纖激光器工程化和產(chǎn)品化,，以滿足船舶,、汽車、軍工及能源等行業(yè)對厚鋼板進行激光切割,、激光焊接等的迫切需求,。

③2~4kW連續(xù)光纖激光器，滿足焊接,、切割應用需求,。

(2)高功率半導體固態(tài)激光器高功率半導體固態(tài)激光器是第四代固體激光器。半導體激光器結(jié)構(gòu)緊湊,，壽命期限可達到10000h,，電光轉(zhuǎn)換效率高達30%~40%。德國Laserline公司,、DILAS公司實用化半導體激光器達到8kW,。

發(fā)展激光增益光纖、激光薄片晶體,、激光非線性頻率轉(zhuǎn)換晶體,、激光用石英玻璃等激光材料,，以及高功率鏡片,、傳輸光纖、切割頭,、焊接頭,、半導體激光泵浦源等激光器件。配套精密機械零件加工,、激光電源,、激光光學元件及數(shù)控系統(tǒng)等單元核心器件。

機械炳

我在一家激光公司,，感覺國內(nèi)激光行業(yè)就是組裝,，買進口的激光器、振鏡,、打標卡,，組裝起來賣，沒有什么核心技術(shù),，特別是激光打標,。打標其實門檻很低，主要是要有客戶,。激光技術(shù)的核心都被國外掌握,，好的激光器，振鏡都要買進口的,，國產(chǎn)質(zhì)量太差,。激光加工沒有標準，沒有工藝流程

老吳機械

機械炳 發(fā)表于 2016-6-20 22:42
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很多搞業(yè)務的就是干幾年自己出去單干（也有自己接私活的），主要就是組裝和售后,，懂一點機電就沒問題,。

liujan12074

我也是激光行業(yè)的，看到這篇文章,，有點激動

小周大大2016

行業(yè)前景有的,，但是多的是系統(tǒng)集成商，激光器本體的國內(nèi)產(chǎn)商還是有很遠的路要走

迪特除濕

看到文章感慨頗多,，我們是一家小規(guī)模公司,，主要做五軸非金屬加工，現(xiàn)在想做五軸激光加工,，難度還是挺大的,，但是還是有前景的