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　　激光加工设备主要由光学系统、机械系统、电控系统和软件系统组成。因此激光加工设备产业链中涉及上游产业主要包括光学仪器制造、机械制造、电子器件制造和软件等行业。其应用的下游行业主要包括服装家纺、制鞋箱包、产业用纺织品、家俱装饰、广告工艺品、塑料和橡胶、印刷包装、电子以及金属精密加工等行业。

激光加工设备的发展现状

　　20世纪80年代以后，随着经济化的发展，越来越多的工业化国家发现激光加工设备在替代传统制造技术上有着巨大的潜在需求，纷纷发展激光产业，日本及欧洲地区尤其是德国在激光产业上迅速崛起，激光的商用日趋广泛。在欧美工业发达国家中，有70%-90%的零部件的切割和焊接都是采用激光加工设备来加工完成。其后，发展ZG家亦纷纷加大了对激光产业的研发投入，并在激光商用市场上占据越来越重要的位置。

　　激光加工设备属于技术、专业性较强的精密产品，已成为发展新兴产业、改造传统制造业的关键技术设备之一。激光设备行业庞大且应用广泛，目前已形成完整、成熟的产业链分布。从激光产业的产业链分布可以看出，激光产业链主要包括：上游材料与元器件行业，主要含组建激光加工设备的光学、机械、电控、气动零部件的制造，以及相关控制平台与软件系统的研发;中游激光加工设备制造业;下游应用行业，主要包括激光加工的在汽车、钢铁、船舶、航空航天、消费电子、高端材料、半导体加工、机械制造、YL美容、电子工业等行业中的应用。

　　2017年，我国激光产业链产值规模超过1000亿元，位于中游的激光装备占比约42%，比2016年增加了5个百分点。我国激光产业链中，上游核心激光元器件及激光器长期以来对国外进口依赖度较高，尤其是在高功率激光器及高精密部件市场被国外大企业占据主导地位，在中小功率激光器市场领域，国产化率已经超过80%;中游激光加工设备环节，国内涉及激光加工设备生产的企业增多，市场占有率逐年提升。

激光加工设备的应用

　　激光加工设备在切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺都有应用。

　　激光焊接：汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。目前使用的激光加工设备有YAG激光器，CO2激光器和半导体泵浦激光器。

　　激光切割：汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。使用激光加工设备有 YAG激光器和CO2激光器。

　　激光打标：在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用，目前使用的激光加工设备有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。

　　激光打孔：激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及钟表和仪表的宝石轴承、飞机叶片、多层印刷线路板等行业的生产中。目前使用的激光加工设备多以YAG激光器、CO2激光器为主，也有一些准分子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。

　　激光热处理：在汽车工业中应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理，同时在航空航天、机床行业和其它机械行业也应用广泛。我国的激光热处理应用远比国外广泛得多。目前使用的激光加工设备多以YAG激光器，CO2激光器为主。

　　激光快速成型：将激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结合而形成。多用于模具和模型行业。目前使用的激光加工设备多以YAG激光器、CO2激光器为主。

　　激光涂敷：在航空航天、模具及机电行业应用广泛。目前使用的激光加工设备多以大功率YAG激光器、CO2激光器为主。

与激光加工设备的发展|应用相关文文章：

　　激光加工设备可分为激光切割、激光打标、激光雕刻和激光焊接等几种。激光加工设备已广泛应用于电子、汽车、机械制造、钢铁冶金、石油、轻工、YL器械、包装、礼品工业、钟表、服装、化妆品、烟草、航空航天等行业。

激光加工设备的种类

　　激光加工设备主要有三大类：激光打标机、激光焊接机、激光切割机。激光打标机目前有半导体激光打标机、CO2激光打标机、光纤激光打标机、紫外激光打标机等;激光焊接机目前有YAG激光自动焊接机以及光纤传输自动激光焊接机等;激光切割机有YAG激光切割机和光纤激光切割机等。

YAG激光机

　　YAG激光器是红外光频段波长为1.064um的固体激光加工设备，采用氪灯作为能量源(激励源)，ND：YAG(Nd:YAG激光器)。Nd(钕)是一种稀土族元素，YAG代表钇铝石榴石，晶体结构与红宝石相似)作为产生激光的介质，激励源发出特定波长的入射光，促使工作物质发生居量反转，通过能级跃迁释放出激光，将激光能量放大并整形聚焦后形成可使用的激光束。

半导体激光机

　　半导体泵浦激光打标机是使用波长为0.808um半导体激光二极管(测面或端面)泵浦Nd：YAG介质，使介质产生大量的反转粒子在Q开关的作用下形成波长1.064um的巨脉冲激光输出，电光转换效率高。半导体泵浦激光打标机与灯泵浦YAG就刚打标机相比有较好的稳定性、省电、不用换灯、等优点，价格相对较高。

光纤激光打标机

　　主要由激光器、振镜头、打标卡三部分组成，采用光纤激光器生产激光的打标机，光束质量好，其输出ZX为1064nm，该激光加工设备寿命在10万小时左右，相对于其他类型激光打标器寿命更长，电光转换效率为28%以上，相对于其他类型激光打标机2%-10%的转换效率优势很大，在节能环保等方面性能卓著。

CO2激光打标机

　　CO2激光器是远红外光频段波长为10.64um的气体激光加工设备，采用CO2气体充入放电管作为产生激光的介质，当在电极上加高电压，放电管中产生辉光放电，就可使气体分子释放出激光，将激光能量放大后就形成对材料加工的激光束。

绿光激光打标机

　　绿光激光打标机采用侧面泵浦，区别于半导体端泵激光打标机，有明显的优势：波长为532nm绿激光输出，聚焦后光斑直径更小，能量更集中，电光转换效率高，光束质量好。整机防护好，打标控制方便，采用PLC程序控制，实现一键式开机。适用于玻璃制品的表面雕刻，如手机屏、LCD屏、光学器件(如光学镜片等)、汽车玻璃等。同时可适用于绝大多数金属和非金属材料的表面加工或镀层薄膜的加工，如五金、陶瓷、眼镜钟表、PC、电子器件、各类仪表、PCB板和控制面板、铭牌展板、塑料等。与同类激光加工设备相比具有相当高的性价比。

激光切割机

　　激光切割是由激光加工设备所发出的水平激光束经45°全反射镜变为垂直向下的激光束，后经透镜聚焦，在焦点处聚成一极小的光斑，在光斑处会焦的激光功率密度高达10^6~10^9W/cm2。处于其焦点处的工件受到高功率密度的激光光斑照射，会产生10000℃以上的局部高温，使工件瞬间汽化，再配合辅助切割气体将汽化的金属吹走，从而将工件切穿成一个很小的孔，随着数控机床的移动，无数个小孔连接起来就成了要切的外形。由于激光切割的频率非常高，所以每个小孔连接处非常光滑，切割出来的产品光洁度很高。

激光焊接机

　　激光焊接是利用激光加工设备高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池。它是一种新型的焊接方式，主要针对薄壁材料、精密零件的焊接，可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等，深宽比高，焊缝宽度小，热影响区小、变形小，焊接速度快，焊缝平整、美观，焊后无需处理或只需简单处理，焊缝质量高，无气孔，可精确控制，聚焦光点小，定位精度高，易实现自动化。

与激光加工设备有哪些相关文文章：

　　激光加工设备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、微加工以及做为光源，识别物体等的仪器。

激光加工设备的功能

　　激光加工设备是利用经聚焦的高功率密度激光束扫描工件表面，在极短时间内将材料局部加热到几千至上万摄氏度，使被照射的材料迅速融化、气化、烧灼或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，实现将工件隔开，达到加工材料的目的。如果吹出的气体和被加工材料产生热效反应，则此反应将提供加工所需的附加能源;气流还有冷却加工面、减小热影响区和保证聚焦镜不受污染的作用。

　　无论是光纤激光加工设备还是CO2激光加工设备，原理基本上是相同的，在实际应用中，激光加工设备机头中安装一个透镜，可以将激光聚焦到一个很小的焦点上，焦点的功率密度极高，将焦点调整到工件表面，用以融化被加工材料。

激光加工设备使用注意事项

　　1、进行激光加工设备的光路调整等操作时，需要在明亮无干扰的环境下，佩戴在使用激光场合下必须的护目镜(YL717M或YL717)进行。

　　2、激光加工设备的光路应避免人眼高度的位置。同时，为了在预计光路通过的地方防止不必要的辐射，应当提前设置障碍物等。

　　3、为了使激光束的光反射Z小化，可以使用反光率较小的材料，比如黑色材料或其他。

　　4、当使用激光进行实验的时候，应在实验室入口处且不影响交通便利的醒目位置标示出“激光正在使用中”等字样的提示。

　　5、当使用激光进行实验的时候，如果遭遇紧急情况，应当将实验告一段落，并立即进入其他的房间(实验室附近)。

　　6、光学镜片和其他容易破损的设备请放置在不会有掉落危险的地方进行保管(如清洁展位内)。保管时请注意激光加工设备的无尘处理。

　　7、非必要情况下将激光加工设备拿出实验室时，需在激光器出口处设置电子束damper(功率计)，防止不经意时候激光外泄。

激光加工设备运行状态对加工工艺的影响

　　由于激光加工设备不需要加工工具，加工速度快、表面变形小，加之目前数控技术与激光器技术的wan美结合，对特殊材料的航空发动机零部件加工、特殊结构的零部件加工、形孔切割加工等越来越多地采用激光加工来实现。

　　激光加工设备工作运行状态对加工效果有着决定性的作用，比如：设备在零件加工过程中的突发故障有可能引发零件的报废、设备定位精度决定着加工件的精度、光路聚焦精度决定切缝精度等，所以与普通的机械加工不同，对激光器电源、激光束的生成、激光光路的控制、激光器工作参数的匹配、机床精度的监控、异常状态的分析、研究就成为确保激光加工设备高精度加工的主要责任和任务。

激光加工设备日常的维护保养

　　激光加工设备是典型的机电一体化设备，对它的维护要有科学的管理，有计划、有目的的制定相应的规章制度。良好的维护保养工作可以使激光加工设备长时间保持正常的技术状态，从而保证产品加工质量，提高工作效率，减少停机损失和维护费用。

　　整个光学部分是激光加工设备的核心，因此，对整个光学部分的维护是激光加工设备维护的ZD。记录并定期检查各光学器件的工作状态可以及时了解到光路系统是否正常，如有异常情况可以迅速定位故障位置，Z短时间内排除故障。激光器都有额定的使用寿命，合理的维护可以有效的提高其使用时间，减少维修费用。

　　除此之外，还应注意其他一些ZD部件的维护。例如，应当定期检查电器柜散热风扇的工作情况，保证电器柜内外进行空气循环，防止风道堵塞引起柜内温度过高而使系统不能可靠运行。根据上述的保养内容，为激光加工设备定制点检指导书，定期为其“洗澡”、“体检”，形成规程和制度，配合TPM的管理模式，可以大大提高设备维护保养的效果。

与激光加工设备的功能|使用相关文文章：

　　激光加工设备在微电子行业中主要用于打孔、调阻、划片、打标、封口。涉及的加工材料主要包括陶瓷基板(氮化铝、氧化铝等)、金属材料(二氧化硅、金锡、镍镉等)。面对品种繁多、价格昂贵、技术含量高的激光加工设备，如果选择不当，不仅造成巨大的浪费，而且会影响正常生产，造成更大的损失。因此，如何选择合适的激光加工设备，使这些设备在生产中发挥巨大的作用，这是首先要认真考虑的问题。

确定产品的工艺要求

　　不同种类的激光加工设备都有一定的加工范围。在选择设备之前，首先要确定典型加工工件的加工范围和工艺要求。在实际生产中，激光打标需要快速的走线速度、96%的厚膜氧化铝陶瓷划片需要较高的激光能量，薄膜氧化铝陶瓷的切割需要高精度的加工对位能力，这些不同需求分布在较宽的加工范围内，包括CO2激光加工、红外激光加工、紫外激光加工等多种不同原理的加工方式。因此，针对不同产品的确定产品加工要求以选型合适的加工方式，是正确选择激光加工设备的前提。

选择适合的激光器

　　激光器作为激光加工设备的核心部件，在整个激光加工过程中起着非常重要的作用。选择适合产品工艺的激光器需要对激光器本身的原理以及参数有一定的认识。在实际使用过程中，通过对激光器参数的优化，还可以在一定范围获得更为的加工效果。激光器的选型可以从波长、脉宽和峰值功率等参数来确定。

　　1、波长：

　　波长是激光的固有属性之一，激光按照波长，由长到短可以分为远红外激光、红外激光、绿光激光、紫外激光及深紫外激光。激光加工设备激光波长的选择首先要视材料而定，任何材料都有其固有的光谱特性，选择吸收率高的波长激光，能有效提升加工效率。

　　波长也决定了光子的能量和激光的聚焦能力。一般而言，波长越长，光子能量越大，聚焦性能越差;波长越短，光子能量越小，聚焦性能越好。因此，针对厚度较厚的材料加工，一般选择波长较长的激光;针对精度要求较高的加工，一般选择波长较短的激光。例如，厚膜陶瓷基板，一般选用红外激光加工，而针对薄膜陶瓷基板，一般紫外激光是较优的选择。

　　2、脉宽：

　　脉宽，顾名思义是激光脉冲的宽度，即指单个激光脉冲持续的时间。按照脉宽，激光可分为毫秒激光、微妙激光、纳秒激光、皮秒激光、飞秒激光和阿秒激光。目前阿秒激光尚处于实验室阶段，尚未进入工业应用领域。

　　一般而言，激光脉宽越短，激光的峰值功率越高，激光破坏材料的能力越强。以皮秒激光为例，单脉冲能量一般是数百微焦，但由于其作用时间仅10^-12秒，因此，其峰值功率级别可达到兆瓦。因此，皮秒激光可使几乎所有的固体材料在瞬间完成气化或等离子化，从而有效去除材料。作为对比，红外CO2激光、光纤激光，一般是毫秒/微秒级别的激光，其峰值功率一般较低，因此往往只能以热熔方式(材料由固态变化为液态)加工。

　　3、重复频率：

　　重复频率，即激光在单位时间射出的脉冲数。以激光加工设备的特性而言，一般重复频率越高，激光脉冲能量越小，重复频率越低，激光的脉冲能量则越高。

　　因此，当材料厚度较厚，或者需要完成切割、钻孔等加工时，往往选择低频模式加工;而当材料厚度较薄，或者需要完成刻蚀、打标等加工时，往往高频模式能带来较高的效率和更加平顺的加工效果。

　　4、单脉冲能量&峰值功率：

　　当材料厚度较厚，或者需要完成切割、钻孔等加工时，往往选单脉冲能量较高或峰值功率较高的激光加工设备来加工;而当材料厚度较薄，或者需要完成刻蚀、打标等加工时，对激光的单脉冲能量、峰值功率没有太高的要求。

激光加工设备软件系统的选择

　　激光加工设备一个好的软件系统，往往冠以“友好”这样的修饰词，主要是说软件界面看的明白，便于操作。但所谓“友好”，实际也是目前设备软件的一般要求。软件的真正内核，实则在于电气控制、工艺方案的集中体现。

　　以打标机为例，以其光学配置而言，实则也具备一定的钻孔、切割能力。但打标机的软件功能单一，基本忽略打孔、切割的操作要求。再例如图形的处理，由于激光光斑有一定的尺寸。加工过程中激光光斑运动的尺寸(或平台运动的尺寸)，与CAD图纸，往往是有细微的差异的(外扩或者内缩)。软件是否能按照光斑大小，较为简便的操作来实现这种差异补偿，实则为软件价值的体现之一。

激光加工设备加工效率的控制

　　激光加工设备的加工效率，即指材料被去除的效率，一般而言，该效率由几个因素决定：

　　1、材料对加工用激光的吸收率

　　材料对激光的吸收率越高，则光能转化为热能的比例就越高。材料就能相对更加GX的被去除。还是以金属铜为例，红外激光加工，反射率极高，吸收率底，因此加工的效率一般不高，甚至无法加工;而选用紫外激光或绿光激光，则有条件做较为GX的加工。

　　2、材料破坏模式及材料特性

　　激光去除材料，一般的破坏方式，按照能量由低到高，一般可分为“溶化(固态到液态)”、“汽化(固态到气态)”和“固态到离子态”三种方式。对应加工效率，溶化高于汽化，而固态到离子态的变化，其效率是Zdi的。实际加工过程中，亦伴随着材料内部的热传导，例如聚合物材料，对热敏感，热扩散迅速。这样的特性会加速激光热熔式的加工，表征为效率的提升。

　　3、加工模式和辅助

　　激光加工设备加工效率一定程度上，受加工模式和一些辅助工艺的影响。

　　加工模式，主要由设备硬件结构决定，例如针对一些薄材料，激光加工设备采用“平台不动，控制光斑移动”的方式加工，效率往往高于“光斑不动，控制平台移动”的方式。

　　辅助工艺，以陶瓷基板加工为例说明，一般使用紫外激光加工陶瓷基板时，由于加工局部位置的温度极高，因此在加工位置为产生大量等离子体(空气被电离产生等)。这些等离子体一定程度上影响光束传输，继而影响能量传输。基于这样的机理，加工时如果能对加工位置做吹气等辅助处理，则能一定程度上提升能量传输效率，继而提升激光加工设备的加工效率。类似的工艺还包括吹加氧气、氮气等。但具体结果，与材料亦有直接关系。

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