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以下為行業新聞
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激光在金屬加工行業的發展前景阿里巴巴機械 2013-08-14 專題： 行業觀察 打印 【中國機床商務網】導讀：激光（laser）又稱“鐳射”，原意為受激輻射產生的光的放大，其理論基礎源于1917年愛因斯坦提出的技術理論——光與物質相互作用。在現代社會中，由激光衍生出的各種激光器已經成為裝備制造業中不可或缺的元部件，激光及其產品已經成為一個龐大的產業并迸發出勃勃生機。

　　通常所說的激光器是指用來產生激光的裝置，其基本原理是用光、電、化學能或核能等對工作物質進行激勵，工作物質吸收外來能量實現粒子數反轉，產生受激輻射，經放大或增益后產生強度高、方向性強的激光。激光器的基本結構包括激勵源（也稱激勵抽運系統、泵浦系統）、具有亞穩態能級的工作物質，此外為使光子有一致的頻率、相位和運行方向，從而使激光具有良好的方向性和相干性，一般激光器都具有諧振腔。

　　目前以激光器為基礎的激光工業在全球的發展勢頭非常迅猛，現已廣泛應用于工業生產、通訊、信息處理、醫療衛生、軍事、文化教育、科研等方面。激光行業已形成完整、成熟的產業鏈分布。上游主要包括激光材料及配套元器件；中游主要為各種激光器及其配套設備；下游則以激光應用產品、消費產品、儀器設備為主。

　　總體而言，激光器自大規模商業應用以來市場一直穩步增長。2009年，受金融危機的影響，全球工業激光器行業受到重大挫折，全球工業激光器銷售總額降至14億美元，比上年下降30%。隨著2010年后全球經濟的漸漸復蘇，受固態激光器以及光纖激光器在半導體、太陽能、醫療設備、顯示、LED、航空航天、汽車等行業兩位數的增長的帶動，激光器行業出現了銷量和收入的急劇反彈。2012年，該行業銷售回升至歷史最高的21億美元，實現了“魚鉤式”反轉。激光系統的銷售趨勢與激光器類似。

　　以CO2激光器為代表的氣體激光器仍占據行業中的半壁江山，但增長已開始放緩，以Nd:YAG激光器為代表的固體激光器增長平穩，而近年來勢頭迅猛的光纖激光器則實現了兩位數的增長，其他種類的激光器所占的市場份額仍然較小。

　　在應用規模上，金屬加工仍然是激光器運用最廣泛、銷售最多的領域，占整體銷售規模的70%。2011年激光器在該領域的銷售收入達到了13.5億美元。其次是激光打標和激光雕刻，為3.3億美元。最后是半導體和微加工領域，達到1.47億美元。

　　激光可用于各種金屬和非金屬材料的切割。由于切邊受熱影響很小，激光切割基本沒有工件變形。激光切割具有無毛刺、無皺折、精度高的優點，因此明顯優于等離子切割，同時由于激光切割工件變形極小，無刀具磨損，不受被切材料的硬度影響，更優于傳統切割。對許多機電制造行業來說，由于微機程序控制的現代激光切割系統能方便切割不同形狀與尺寸的工件，它往往比沖切、模壓工藝更被優先選用。盡管其加工速度慢于模沖，但它沒有模具消耗，無須修理模具，節約了更換模具時間，從而節省了加工費用，降低了生產成本。

　　激光切割主要應用于汽車行業、計算機、電氣機殼、各種金屬零件和特殊材料的切割、航天工業使用的鈦合金等。目前主要使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器、光纖激光器。

　　激光焊接由于其獨特的優點，已成功應用于微、小型零件的精密焊接中。而高功率CO2及高功率YAG激光器的出現，開辟了激光焊接的新領域，以小孔效應為理論基礎的深熔焊接，在機械、汽車、鋼鐵等工業部門獲得了日益廣泛的應用。

　　與其他焊接技術比較，激光焊接的主要優點是：激光焊接速度快、深度大、變形小。能在室溫或特殊條件下焊接，焊接設備裝置簡單。例如，激光通過電磁場，光束不會偏移；激光在真空、空氣及某種氣體環境中均能施焊，并能通過玻璃或對光束透明的材料進行焊接。激光聚焦后，功率密度高，在用高功率激光器焊接工件時，深寬比可達5:1,最高可達10:1。可焊接難熔材料如鈦、石英等，并能對異性材料施焊，效果良好。例如，金剛石鋸片，用激光將基材（65Mn）和高強超硬的人造金鋼石焊接，使這種鋸片壽命、價值倍增。可進行微型焊接，激光束經聚焦后可獲得很小的光斑，且能精密定位，可應用于大批量自動化生產的微、小型元件的組焊中。例如，集成電路引線、鐘表游絲、顯像管電子槍組裝、手機電池的封焊等。采用激光焊不僅生產效率可大大提高，且熱影響區小，焊點無污染，從而大大提高了焊接的質量。而且還能焊接難以接近的部位，施行非接觸遠距離焊接，具有很大的靈活性。近幾年來，由于在YAG激光加工技術中采用了光纖傳輸技術，使激光焊接技術獲得了更為廣泛的推廣與應用。激光束易實現光束按時間與空間分光，能進行多光束同時加工及多工位加工，為更精密的焊接提供了條件。目前廣泛用于激光焊接的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導體激光器。

　　由于激光具有高能量、高聚焦等特性，激光打孔加工技術廣泛應用于眾多工業加工工藝中，使得硬度大、熔點高的材料越來越容易加工。

　　與傳統打孔工藝相比，激光打孔機具有以下優點：速度快，效率高，打一個孔的作用時間只有0.0001至0.000001秒。在不同的工件上激光打孔與電火花打孔及機械鉆孔相比，效率可以提高l0~1000倍；可獲得大的深徑比；可加工硬、脆、軟等各類材料；無工具損耗，等。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激光器。

　　激光打標是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射，通過表層物質的蒸發露出深層物質，或者是通過光能導致表層物質的化學物理變化而“刻”出痕跡，或者是通過光能燒掉部分物質，顯出所需刻蝕的圖案和文字。激光打標可以打出各種文字、符號和圖案等，字符大小從毫米到微米量級，這對產品的防偽有著特殊的意義。激光打標使用的“刀具”是聚焦后的光點，不需要額外增添其他設備和材料，加工由計算機自動控制，生產時不需人為干預。

　　激光打標的特點有：非接觸加工，可在任何規則或不規則表面打印標記，且打標后工件不會產生內應力；材料適用面廣，可在金屬、塑料、陶瓷、玻璃、紙張、皮革等不同種類或不同硬度的材料上打印；可與生產線上的其他設備集成，提高生產線的自動化程度；標記清晰、持久、美觀，并可有效防偽；使用壽命長、無污染；加工效率高，計算機控制下的激光光束可以高速移動（速度達5～7米/秒），打標過程可在數秒內完成。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激光器和半導體激光器。

　　激光雕刻和激光打標的原理類似，但一般而言，激光打標機工作面小，屬于微加工范疇，在精度和效果方面的要求高于激光雕刻機。激光打標機可以加工金屬材料，針對的行業比較專業，設備價格通常遠高于激光雕刻機。激光雕刻機不適合加工金屬材料，且工作面大，工作行程長，精度要求相對較低。目前已有兼顧雕刻和打標功能的大型打標機，但價格很高。

　　激光雕刻一般指的是在非金屬材料上進行雕刻或切割。激光雕刻按雕刻方式的不同分為點陣雕刻和矢量切割。點陣雕刻酷似高清晰度的點陣打印。激光頭左右擺動，每次雕刻出一條由一系列點組成的一條線，然后激光頭同時上下移動雕刻出多條線，最后構成整版的圖象或文字。與點陣雕刻不同，矢量切割是在圖文的外輪廓線上進行。一般雕刻機可雕刻的材料有：木制品、有機玻璃、金屬板、玻璃、石材、水晶、氧化鋁、皮革、樹脂、噴塑金屬等。

　　激光熱處理是利用高能激光照射到金屬表層，通過激光和金屬的交互作用達到改善金屬表面性能的目的。激光表面熱處理技術包括激光相變硬化技術、激光涂覆技術、激光合金化技術、激光沖擊強化技術等，這些技術對改變材料的機械性能、耐熱性和耐腐蝕性等有重要作用。激光相變硬化〔即激光淬火〕是激光熱處理領域研究最早、最多、進展最快、應用最廣的一種新工藝，適用于大多數材料和不同形狀零件的不同部位，可提高零件的耐磨性和疲勞強度。激光合金化和激光涂覆是利用高功率激光束快速掃描金屬工件表面，使一種或多種合金元素與工件材料表面一起快速熔化再凝固，共同形成硬化層。激光表面合金化技術是材料表面局部改性處理的新方怯，激光沖擊強化使用脈沖寬度極短的激光照射到材料表面，可以產生高強度沖擊被，使得金屬材料的機械性能改善，阻止裂紋的產生和擴展，提高鋼、鋁、鐵等合金的強度和硬度，改善其抗疲勞性能。激光熱處理技術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。

　　激光微調技術可對指定電阻進行自動精密微調，精度可達0.01%～0.002%，比傳統加工方法的精度和效率高，而成本低。激光微調包括薄膜電阻（0.01～0.6微米厚）與厚膜電阻（20～50微米厚）的微調、電容的微調和混合集成電路的微調。

　　激光去重平衡技術是用激光去掉高速旋轉部件上不平衡的過重部分，使慣性軸與旋轉軸重合，以達到動平衡的過程。激光去重平衡技術具有測量和去重兩大功能，可同時進行不平衡的測量和校正，效率大大提高，在陀螺制造領域有廣闊的應用前景。對于高精度轉子，激光動平衡可成倍提高平衡精度，其質量偏心值的平衡精度可達1%或千分之幾微米。

　　激光劃線技術是利用激光器作為光源，經過一組透鏡組合整合后發射出高準直度的點狀光源，在經過特制棱鏡打散后形成一條亮度均勻的光線。由于采用特殊設計的棱鏡擴散光線，有效避免了采用普通柱鏡擴散光線后產生光線兩端光弱、中間光強的缺點。

　　激光制版技術是把聚焦的激光束射向印版，把印版的指定范圍熔化，然后去除不需要的部分，制出凸、凹的圖像，圖像的形狀、大小、尺寸等可由電子調制來控制。

　　激光防偽技術是通過激光制版，將影像制作在塑料薄膜上，產生五光十色的衍射效果。并使圖片具有二維、三維空間感。在普通光線下，隱藏的圖像、信息會重現；當光線在某一特定角度照射時，又會呈現新的圖像。這種模壓全息圖片可以像印刷一樣大批量快速復制，成本較低，且可以與各類印刷技術相結合使用。

　　近十年，中國激光產業增長迅速，年增長率在15%左右，幾乎比國外高出一倍。但行業缺乏整體規劃，整個產業發展相當無序。技術上看，大功率激光器發展迅速，已經打破國外產品的壟斷，武漢光谷科威晶已研發出10000W大功率軸快流CO2激光器，功率僅次于德國通快產品，居世界第二位。國內半導體激光器、全固態激光器也有長足進步。國內一些科研機構和企業已經研制出包括光纖激光在內的新的激光技術和產品。國內有些高校還對碟片激光器的研究開展了工作。

　　在產業分布上，中國激光產業主要集中在武漢、廣東、上海、北京等地，已基本形成以上述省市為主體的華中、環渤海、長江三角洲、珠江三角洲四大激光產業群。其中，武漢光谷是國內僅次于北京中關村的第二大智力密集區，園區內與激光產業相關的企業達200多家，擁有華工科技、楚天激光、武漢銳科、光谷科威晶等大批業內領軍企業，年度總收入超150億元，穩據中國激光加工設備市場一半份額，成為中國激光產業最重的一極。

　　行業規模上，國內激光加工設備市場行業規模迅速發展，增長維持在20%以上。2010年，市場規模突破55億元，2011年市場規模在60億元以上，其中大功率的激光設備產值約占七成，低功率的激光設備占三成左右。2001至2010年，該行業的復合年均增長率為21.7%，呈現出穩定、高速增長的態勢。預計“十二五”期間，中國激光加工設備行業市場規模年均增速將超過20%，市場規模有望突破130億元深圳成馳機電設備有限公司