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經(jīng)過幾十年的發(fā)展,，激光技術開辟了廣闊的應用天地,，應用領域涵蓋通信,、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,，激光技術開辟了廣闊的應用天地，應用領域涵蓋通信,、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。
, W, j! Y6 f' f0 b5 E2 @5 L) Z/ U二,、國內激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 1.國內激光產(chǎn)業(yè)整體格局 國內激光企業(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
" j1 _3 Y: M0 Z/ k% M# U( z0 c: I2.國內激光產(chǎn)業(yè)重點單位 激光技術在我國經(jīng)過40多年發(fā)展，有了較為雄厚的技術基礎,，鍛煉培養(yǎng)了一支素質較高的隊伍,。以中科院四大光機所及各部委所屬研究機構和一批大學為代表，形成了我國激光器系統(tǒng)技術研究開發(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)的核心技術上,，形成了5個國家級的激光技術研究中心,，10多個研究機構。 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,。 1 A( Z/ I8 X6 v2 P( p2 [. \ s0 [ E
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,，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,，質量可靠,，經(jīng)濟效益,。 ②可以通過透明介質對密閉容器內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,，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、精密測量技術和電子計算機相結合,，實現(xiàn)加工的高度自動化和達到很高的加工精度,。 激光加工技術已在眾多領域得到廣泛應用，隨著激光加工技術、設備,、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。 7 y8 t; \9 W7 J4 n* I
四,、存在主要問題及發(fā)展思路 1.面向專業(yè)領域的中高端激光加工成套裝備和配套技術不能滿足行業(yè)需求 隨著我國制造業(yè)企業(yè)技術改造力度加大,，近年來數(shù)控激光切割、焊接成套裝備市場異�,；钴S,，年需求可達到1000臺以上。但國內市場缺乏滿足行業(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和激光焊接工藝無法滿足武鋼規(guī)模化不停機生產(chǎn)要求,。在與東風,、三環(huán)鍛壓等省內行業(yè)龍頭企業(yè)的配套上，也存在類似問題,。 9 u: B, q/ ?9 [3 |+ Q( N
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,，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)控相關企業(yè),、光電子相關企業(yè)之間的技術協(xié)作，導致技術一直難以取得突破,，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,。 ! c* q2 f0 [$ x4 B, M$ }0 M; `
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鍵技術難題，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實施中的重大問題,。
+ @$ T8 i9 k3 ]五,、未來發(fā)展方向 1.激光器技術發(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，全球激光技術的主要趨勢是向高功率,、高光束質量,、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。 5 u" |- {. ^/ O% D
(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,。 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。
# b0 S- F2 P5 W! R(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,。半導體激光器結構緊湊,，壽命期限可達到10000h，電光轉換效率高達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。 |
發(fā)表于 2016-6-20 20:11:06
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