3.中国激光材料加工:巨大的差距,澎湃的潜力,辉煌的前景
 
     
  中国的国内生产总值次于美、日、德、法,接近意大利,许多工业品的产量已经超过美国和日本。中国,正在发展成为全球的制造业中心,根据这些国家的工业发展水平和激光材料加工的应用状况,中国的工业激光市场应该在全球占据着重要地位,但统计资料表明,中国的激光加工市场,不到全球激光产业市场的1%,存在着巨大的差距。

在世界上第一台红宝石激光器出现的第二年,中国就研究出了自己的红宝石激光器,此后短短几年内,激光技术迅速发展,产生了一批先进成果,各种类型的固体、气体、半导体和化学激光器相继研制成功。在基础研究和关键技术方面、一系列新概念、新方法和新技术(如腔的Q突变及转镜调Q、行波放大、铼系离子的利用、自由电子振荡辐射等)纷纷提出并获得实施,其中不少具有独创性。同时,作为具有高亮度、高方向性、高质量等优异特性的新光源,激光很快应用于各技术领域,并显示出强大的生命力和竞争力。

在材料加工领域,1965年5月激光打孔机成功地用于拉丝模打孔生产,获得显著经济效益,这是中国激光材料加工的雏形,但是未能形成气候,真正得到重视并实质性起步,还是在改革开放后,特别是“发展高技术,实现产业化”的政策导向下,中国才有了真正意义上的激光产业。

1987年1月,中国光学行业协会成立,后改名为中国光学光电子行业协会,下设激光分会。据1998年该行业协会对中国激光产业状况的调研统计,全国主要激光产品生产单位约100多家,从业人员6400人,人均销售额12.5万元,主要分布在湖北、北京和上海。中国的激光产业由1988年的1亿元增加到1998年的8亿元,平均年增长22.3%,10年总销售额达41.2亿元。1998年出口1120万美元,占总值的11.6%。

体现激光材料加工的发展水平有三个方面的因素:第一是激光器技术,即应用于激光材料加工的激光器件技术;第二是激光设备加工的机械、控制系统等,即激光加工设备;第三是激光加工工艺水平。

目前,中国在工业激光器水平有了许多重要进展:CO2激光器(100W~5KW)以及YAG激光器(30W~500W)已经有了系列化产品,有5个工厂已形成了年产20到50台500W~5KW横流CO2激光器的生产能力,有生产500W~3KW轴流CO2激光器的10台~20台能力的厂2家,这种激光器主要用来作激光切割,此种激光器到2001年底,共生产和销售了近600台,此外,激光加工用的YAG激光器(包括连续、准连续、脉冲激光),到2001年底共生产,销售了约3000台,其中以30W、50W、100W、200W为主,已形成YAG激光器生产能力的工厂和研究所有10余家,以上足以说明中国激光器已被企业、科研院所、高校采购的国产各类激光器超过4000台,中小功率的准分子激光器也已开发成功,400W准分子激光器已通过鉴定,研究单位在制备薄膜、光刻、清洗方面试用。

国内各研究所和激光设备生产企业在CO2激光器、大功率YAG激光器、二极管泵浦固体激光器及二极管激光器等领域,都得到了很大的发展,也开发出了一系列激光工业加工设备。

中国主要CO2激光器加工机批量产品有CO2激光热处理机、CO2激光切割机、小功率CO2激光雕刻机及CO2激光标记机,主要生产CO2激光热处理机的企业有6家,生产中高功率的CO2激光切割机有5家,生产CO2激光雕刻机的4家,生产CO2激光标记机的在6家以上,武汉楚天激光集团及旗下的各产业集团和子(分)公司目前可以提供上述所有激光加工设备,是目前中国最大的工业激光产品基地。其中激光热处理机用于发动机缸体、气缸套、活塞环、曲轴、凸轮轴及冶金工业的轧辊、导板等易损件的热处理,也有多种专用机在生产线上应用。激光切割机主要用于金属板、木模板、塑料板等切割成型;激光雕刻机用于图章及柔版雕刻;激光标记机用作电子元器件、物品包装等生产线上打标。

中国YAG激光加工机批量产品有激光标记机、激光焊接机、激光划片机、激光电阻微调机、拉丝模激光打孔机以及掩模板激光修正设备等,已形成批量或小批量生产的企业(研究所)17~18家,已经能部分满足国内生产企业应用,并出口到多个国家和地区。

随着激光加工技术的发展和应用,推动了中国生产各类激光加工产品和零部件企业如雨后春笋般成立和壮大,并在全国有一个分布,目前有多家超过千万元的企业,主要分布在湖北、北京、广东、上海、山东、江苏,其它有辽宁、广西和浙江,其中有三家企业年销售额超过5000万元,武汉楚天激光集团是其中一家。

目前,激光材料加工已经在中国成为一个新兴产业,激光企业已经达到规模化生产水平,有成熟完善的激光产品和批量生产能力,有完整的产、供、销、维修服务体系,大部分激光企业都已经通过了各种质量体系认证,激光材料加工企业已经形成具有一定规模的激光产业群,并具有地区分布优势,一般集中在科研力量雄厚和经济较为发达的省份,为以后的发展奠定了良好基础。

激光加工技术具有高质量、高效率等优点,市场前景十分广阔。目前中国重点发展的激光材料加工项目包括:激光切割技术产品开发;激光焊接技术产品开发;材料激光表面改性处理技术开发;激光开槽(Laser Caving)和快速原型制造技术产品开发。

激光材料加工的应用领域主要决定于国家的工业发展状况,中国在2001年应用领域图如下,其中激光标记占了45.3的份额,居高不下,而全球市场激光切割占整体销售额的37%,是激光应用中最大的份额,中国激光切割占21.7%,这其中蕴涵着巨大的市场,同时也说明了中国激光产业中的结构不甚合理,其它方面如激光热处理占11.7%,焊接占11.4%,打孔占0.6%,其它占9.3%。

目前已经在中国广泛应用的行业有:电子、汽车、机械制造、钢铁冶金、石油、轻工、医疗器械、包装、礼品工业、小五金工业等处,并切应用范围越来越大,从它逐年增长的销售额可以看出这一点。

中国的激光材料加工的发展受行业应用的影响较大,特别是近年来电池激光封焊、小五金的激光标记、电子元器件激光标记的发展,带来了YAG激光加工系统的高速增长,刺激了激光产业的快速增长。其它方面如激光切割和激光熔覆的应用,此类设备台数不多,但是价格昂贵,给销售额带来了巨大影响,对激光材料加工的发展起到了促进作用。

但在整个中国激光材料加工领域中,国内设备厂商主要以提供低端设备为主,激光器也以传统的灯泵浦和低端CO2激光器为主,各种激光加工设备中的很多关键器件都需要进口,虽然中国激光技术研究一直走在世界前列,但是激光产业发展确实和国际水平存在相当大的差距,国际上激光应用非常普遍的汽车制造业,国内所有的汽车生产线都是引进的进口激光加工设备。巨大的差距蕴涵着巨大的发展空间,激光设备不同于其它工业产品,相关的运行、保养、零配件更换、维修、服务都需要专业化的队伍和快速的反应机制,这是国外厂商所不能提供的,本地激光企业具有巨大的发展潜力。

由于材料加工的要求越来越高,激光加工正好适应了这一发展趋势。由于激光系统的种类多,输出功率和能量范围的选择性强,因而加工范围较广。现在很多精密加工都可以采用激光作为加工手段。金属或者非金属材料、普通的或者贵重的金银等材料都可以用激光来进行精密加工。因此,开发和生产各种特定用途的激光系统,也会有很大的发展前景。

中国激光材料加工虽然在产业上和国际水平存在着巨大的差距,但是这种差距也并非不可逾越。我们有一支优秀的激光科技队伍,并建立了一批激光教学、科研和生产基地,包括一批国家级重点实验室、硕士点和博士点以及博士后流动站,国家级工程中心等,为进一步发展激光产业创造了良好的条件。

国内民营激光企业的崛起也是激光产业发展的重要有利因素,他们机制灵活,反应迅速,没有历史包袱,发展很快,中国政府对激光产业也进行了大量的投入和政策支持,为激光产业发展提供了有利的发展环境。比如,楚天激光集团2002的销售额比上一年度翻了一番,今年有望再增长一倍。

随着激光技术的发展成熟,激光输出功率、波长、模式范围已经是宽广多样,激光加工已经逐渐深入应用到各个材料加工领域,用户也由对激光本身的兴趣转移到对“激光加工能给我产生多大的效益”的问题上来,激光材料加工在中国,已经走上了一条健康发展的道路。总的来说,预计到2004年,由于需求量的增加,价格也会有所提高,激光市场将有很大的恢复,到那时还在从事激光领域生产公司都能获得丰厚的利润。


 
1.国内激光打标的现状及发展前景
2.工业激光产品与市场分析

3.中国激光材料加工
 

 

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