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目錄
1學(xué)術(shù)分類
激光技術(shù)是涉及到光、機(jī)、電、材料及檢測等多門學(xué)科的一門綜合技術(shù)，傳統(tǒng)上看，它的研究范圍一般可分為以下9個方面：
1.激光加工系統(tǒng)。包括激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、加工機(jī)床、控制系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)；
2.激光加工工藝。包括焊接、表面處理、打孔、打標(biāo)、微調(diào)等各種加工工藝；
3.激光焊接：汽車車身厚薄板、汽車零件、鋰電池、*、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接污染和變形的器件。使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器；
4.激光切割：汽車行業(yè)、計算機(jī)、電氣機(jī)殼、木刀模業(yè)、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機(jī)件用銅板、一些金屬網(wǎng)板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的鈦合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器；
5.激光打標(biāo)：在各種材料和幾乎所有行業(yè)均得到廣泛應(yīng)用，使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器；
6.激光打孔：激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光打孔的迅速發(fā)展，主要體打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由400w提高到了800w至1000w。國內(nèi)比較成熟的激光打孔的應(yīng)用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機(jī)葉片、多層印刷線路板等行業(yè)的生產(chǎn)中。使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主，也有一些*、同位素激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器；
7.激光熱處理：在汽車工業(yè)中應(yīng)用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理，同時在航空航天、機(jī)床行業(yè)和其它機(jī)械行業(yè)也應(yīng)用廣泛。我國的激光熱處理應(yīng)用遠(yuǎn)比國外廣泛得多。使用的激光器多以YAG激光器，CO2激光器為主；
8.激光快速成型：將激光加工技術(shù)和計算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合而形成，多用于模具和模型行業(yè)。使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主；
9.激光涂敷：在航空航天、模具及機(jī)電行業(yè)應(yīng)用廣泛。使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器為主。
激光加工為工業(yè)制造提供了一個清潔無污染的環(huán)境及生產(chǎn)過程，而這也是當(dāng)下激光加工大的優(yōu)勢。
2加工系統(tǒng)
激光加工的組成
激光加工有四部分組成，分別是激光器、電源、機(jī)械系統(tǒng)。
3工作原理
激光加工利用高功率密度的激光束照射工件,使材料熔化氣化而進(jìn)行穿孔,切割和焊接等的特種加工。早期的激光加工由于功率較小，大多用于打小孔和微型焊接。 [2] 到20世紀(jì)70年代，隨著大功率二氧化碳激光器、
[氣體激光器加工原理] 氣體激光器加工原理
高重復(fù)頻率釔鋁石榴石激光器的出現(xiàn)，以及對激光加工機(jī)理和工藝的深入研究，激光加工技術(shù)有了很大進(jìn)展，使用范圍隨之?dāng)U大。數(shù)千瓦的激光加工機(jī)已用于各種材料的高速切割、深熔焊接和材料熱處理等方面。各種專用的激光加工設(shè)備競相出現(xiàn)，并與光電跟蹤、計算機(jī)數(shù)字控制、工業(yè)機(jī)器人等技術(shù)相結(jié)合，大大提高了激光加工機(jī)的自動化水平和使用功能。
[固體激光器加工原理] 固體激光器加工原理
從激光器輸出的高強(qiáng)度激光經(jīng)過透鏡聚焦到工件上，其焦點處的功率密度高達(dá)10（～10（瓦/厘米（，溫度高達(dá)1萬攝氏度以上，任何材料都會瞬時熔化、氣化。激光加工就是利用這種光能的熱效應(yīng)對材料進(jìn)行焊接、打孔和切割等加工的。通常用于加工的激光器主要是固體激光器和氣體激光器。
4技術(shù)特性
激光加工技術(shù)與傳統(tǒng)加工技術(shù)相比具有很多優(yōu)點，所以得到如此廣泛的應(yīng)用。尤其適合新產(chǎn)品的開發(fā)：一旦產(chǎn)品圖紙形成后，馬上可以進(jìn)行激光加工，可以在短的時間內(nèi)得到新產(chǎn)品的實物。
1、光點小，能量集中，熱影響區(qū)小。
2、不接觸加工工件，對工件無污染。
3、不受電磁干擾，與電子束加工相比應(yīng)用更方便。
4、激光束易于聚焦、導(dǎo)向，便于自動化控制。
5、范圍廣泛：幾乎可對任何材料進(jìn)行雕刻切割。
6、安全可靠：采用非接觸式加工，不會對材料造成機(jī)械擠壓或機(jī)械應(yīng)力。
7、細(xì)致：加工精度可達(dá)到0.1mm。
8、效果一致：保證同一批次的加工效果幾乎*一致。
9、高速快捷：可立即根據(jù)電腦輸出的圖樣進(jìn)行高速雕刻和切割，且激光切割的速度與線切割的速度相比要快很多。
10、成本低廉：不受加工數(shù)量的限制，對于小批量加工服務(wù)，激光加工更加便宜。
11、切割縫細(xì)?。杭す馇懈畹母羁p一般在0.1-0.2mm。
12、切割面光滑：激光切割的切割面無毛刺。
13、熱變形?。杭す饧庸さ募す飧羁p細(xì)、速度快、能量集中，因此傳到被切割材料上的熱量小，引起材料的變形也非常小。
14、適合大件產(chǎn)品的加工：大件產(chǎn)品的模具制造費用很高，激光加工不需任何模具制造，而且激光加工*避免材料沖剪時形成的塌邊，可以大幅度地降低企業(yè)的生產(chǎn)成本提高產(chǎn)品的檔次。
15、節(jié)省材料：激光加工采用電腦編程，可以把不同形狀的產(chǎn)品進(jìn)行材料的套裁，大限度地提高材料的利用率，大大降低了企業(yè)材料成本。
不同激光技術(shù)又衍生出不同的激光器，例如，CO2激光器、固體激光器、光纖激光器和*等等，它們在工業(yè)加工制作方面都起到了重要的作用。
而從地域發(fā)展情況來看，激光市場在亞太地區(qū)的長足發(fā)展是激光行業(yè)快速發(fā)展的又一大因素。中國、日本、韓國發(fā)展速度尤為突出。未來五年內(nèi)，這些主要發(fā)展地區(qū)將在汽車制造、原始設(shè)備制造等方面獲得更多發(fā)展空間。 [1]
應(yīng)用范圍
編輯
激光加工技術(shù)是涉及到光、機(jī)、電、材料及檢測等多門學(xué)科的一門綜合技術(shù) [2] ，它的范圍一般可分為：
1．激光加工系統(tǒng)。包括激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、加工機(jī)床、控制系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)。
2．激光加工工藝。
5激光技術(shù)
簡介
激光打標(biāo)技術(shù)是激光加工大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。激光打標(biāo)是利用高
[煙酒激光打標(biāo)機(jī)] 煙酒激光打標(biāo)機(jī)
能量密度的激光對工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法。激光打標(biāo)可以打出各種文字、符號和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級，這對產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。聚焦后的極細(xì)的激光光束如同刀具，可將物體表面材料逐點去除，其*性在于標(biāo)記過程為非接觸性加工，不產(chǎn)生機(jī)械擠壓或機(jī)械應(yīng)力，因此不會損壞被加工物品；由于激光聚焦后的尺寸很小，熱影響區(qū)域小，加工精細(xì)，因此，可以完成一些常規(guī)方法無法實現(xiàn)的工藝。
激光加工使用的“刀具”是聚焦后的光點，不需要額外增添其它設(shè)備和材料，只要激光器能正常工作，就可以長時間連續(xù)加工。激光加工速度快，成本低廉。激光加工由計算機(jī)自動控制，生產(chǎn)時不需人為干預(yù)。
作用
激光能標(biāo)記何種信息，僅與計算機(jī)里設(shè)計的內(nèi)容相關(guān)，只要計算機(jī)里設(shè)計出的圖稿打標(biāo)系統(tǒng)能夠識別，那么打標(biāo)機(jī)就可以將設(shè)計信息的還原在合適的載體上。因此激光打標(biāo)軟件的功能實際上很大程度上決定了激光打標(biāo)系統(tǒng)的功能。
6切割技術(shù)
簡介
激光切割分類:
1、汽化切割
工件在激光作用下快速加熱至沸點，部分材料化作蒸汽逸去，部分材料為噴出物從切割縫底部吹走。這種切割機(jī)是無融化材料的切割方式。
[激光切割] 激光切割
2、熔化切割
激光將工件加熱至熔化狀態(tài)，與光束同軸的氬、氮等輔助氣流將熔化材料從切縫中吹掉。
3、氧助熔化切割
金屬被激光迅速加熱至燃點以上，與氧發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)（即燃燒），放出大量的熱，又加熱下一層金屬，金屬被繼續(xù)氧化，并借助氣體壓力將氧化物從切縫中吹掉。
作用
激光切割技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量?，F(xiàn)代的激光成了人們所幻想追求的“削鐵如泥”的“寶劍”。 以CO2激光切割機(jī)為例，整個系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、排煙和吹氣保護(hù)系統(tǒng)等組成，采用*的數(shù)控模式實現(xiàn)多軸聯(lián)動及激光不受速度影響的等能量切割，同時支持DXP、PLT、CNC等圖形格式并強(qiáng)化界面圖形繪制處理能力；采用性能*的進(jìn)口伺服電機(jī)和傳動導(dǎo)向結(jié)構(gòu)實現(xiàn)在高速狀態(tài)下良好的運動精度。
激光切割是應(yīng)用激光聚焦后產(chǎn)生的高功率密度能量來實現(xiàn)的。在計算機(jī)的控制下，通過脈沖使激光器放電，從而輸出受控的重復(fù)高頻率的脈沖激光，形成一定頻率，一定脈寬的光束，該脈沖激光束經(jīng)過光路傳導(dǎo)及反射并通過聚焦透鏡組聚焦在加工物體的表面上，形成一個個細(xì)微的、高能量密度光斑，焦斑位于待加工面附近，以瞬間高溫熔化或氣化被加工材料。每一個高能量的激光脈沖瞬間就把物體表面濺射出一個細(xì)小的孔，在計算機(jī)控制下，激光加工頭與被加工材料按預(yù)先繪好的圖形進(jìn)行連續(xù)相對運動打點，這樣就會把物體加工成想要的形狀。切割時,一股與光束同軸氣流由切割頭噴出，將熔化或氣化的材料由切口的底部吹出（注：如果吹出的氣體和被切割材料產(chǎn)生熱效反應(yīng),則此反應(yīng)將提供切割所需的附加能源；氣流還有冷卻已切割面，減少熱影響區(qū)和保證聚焦鏡不受污染的作用）。與傳統(tǒng)的板材加工方法相比,激光切割其具有高的切割質(zhì)量（切口寬度窄、熱影響區(qū)小、切口光潔） 、高的切割速度、高的柔性（可隨意切割任意形狀） 、廣泛的材料適應(yīng)性等優(yōu)點。
7焊接技術(shù)
簡介
激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一，焊接過程屬熱傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復(fù)頻率等參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其*的優(yōu)點，已成功地應(yīng)用于微、小型零件焊接中。高功率CO2及高功率YAG激光器的出現(xiàn)，開辟了激光焊接的新領(lǐng)域。獲得了以小孔效應(yīng)為理論基礎(chǔ)的深熔接，在機(jī)械、汽車、鋼鐵等工業(yè)部門獲得了日益廣泛的應(yīng)用。
[激光焊接金剛石] 激光焊接金剛石
與其它焊接技術(shù)比較，激光焊接的主要優(yōu)點是：激光焊接速度快、深度大、變形小。能在室溫或特殊的條件下進(jìn)行焊接，焊接設(shè)備裝置簡單。例如，激光通過電磁場，光束不會偏移；激光在空氣及某種氣體環(huán)境中均能施焊，并能通過玻璃或?qū)馐该鞯牟牧线M(jìn)行焊接。 [2] 激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接時，深寬比可達(dá)5：1，高可達(dá)10：1?？珊附与y熔材料如鈦、石英等，并能對異性材料施焊，效果良好。便如，將銅和鉭兩種性質(zhì)截然不同的材料焊接在一起，合格率幾乎達(dá)。也可進(jìn)行微型焊接。激光束經(jīng)聚焦后可獲得很小的光斑，且能精密定位，可應(yīng)用于大批量自動化生產(chǎn)的微、小型元件的組焊中，例如，集成電路引線、鐘表游絲、顯像管電子槍組裝等由于采用了激光焊，不僅生產(chǎn)效率大、高，且熱影響區(qū)小，焊點無污染，大大提高了焊接的質(zhì)量。
作用
可焊接難以接近的部位，施行非接觸遠(yuǎn)距離焊接，具有很大的靈活性。在YAG激光技術(shù)中采用光纖傳輸技術(shù)，使激光焊接技術(shù)獲得了更為廣泛的推廣與應(yīng)用。 激光束易實現(xiàn)光束按時間與空間分光，能進(jìn)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。
8熱處理
簡介
激光熱處理（激光相變硬化、激光淬火）是利用高功率密度的激光束對金
[激光熱處理] 激光熱處理
屬進(jìn)行表面處理的方法，它可以對金屬實現(xiàn)相變硬化（或稱作表面淬火、表面非晶化、表面重熔粹火）、表面合金化等表面改性處理，產(chǎn)生用其大表面淬火達(dá)不到的表面成分、組織、性能的改變。經(jīng)激光處理后，鑄鐵表面硬度可以達(dá)到HRC60度以上，中碳及高碳的碳鋼，表面硬度可達(dá)HRC70度以上,從而提高起抗磨性,耐腐蝕,抗氧化等性能,延長其使用壽命。
作用
激光熱處理技術(shù)與其它熱處理如高頻淬火,滲碳,滲氮等傳統(tǒng)工藝相比,具有以下特點：
1.無需使用外加材料,僅改變被處理材料表面的組織結(jié)構(gòu).處理后的改性層具有足夠的厚度,可根據(jù)需要調(diào)整深淺一般可達(dá)0.1-0.8mm 。
2.處理層和基體結(jié)合強(qiáng)度高.激光表面處理的改性層和基體材料之間是致密的冶金結(jié)合,而且處理層表面是致密的冶金組織,具有較高的硬度和耐磨性。
3.被處理件變形極小，由于激光功率密度高，與零件的作用時間很短（10-2-10秒），故零件的熱變形區(qū)和整體變化都很小。故適合于高精度零件處理，作為材料和零件的后處理工序。
4．加工柔性好，適用面廣。利用靈活的導(dǎo)光系統(tǒng)可隨意將激光導(dǎo)向處理部分，從而可方便地處理深孔、內(nèi)孔、盲孔和凹槽等，可進(jìn)行選擇性的局部處理。
9其他技術(shù)
打孔技術(shù)
激光打孔技術(shù)具有精度高、通用性強(qiáng)、效率高、成本低和綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點，已成為現(xiàn)
[激光打孔機(jī)] 激光打孔機(jī)
代制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。在激光出現(xiàn)之前，只能用硬度較大的物質(zhì)在硬度較小的物質(zhì)上打孔。這樣要在硬度大的金剛石上打孔，就成了極其困難的事。
激光出現(xiàn)后，這一類的操作既快又安全。但是，激光鉆出的孔是圓錐形的，而不是機(jī)械鉆孔的圓柱形，這在有些地方是很不方便的。
熔覆技術(shù)
利用激光高功率密度，由激光加工系統(tǒng)在數(shù)控控制下，在基材表面*部位形成一層很薄的微熔層，同時添加特定成分的自熔合金粉，如鎳基、鈷基和鐵基合金等，使它們以熔融狀態(tài)均勻地鋪展在零件表層并達(dá)到預(yù)定厚度，與微熔的基體金屬材料形成良好的冶金結(jié)合，并且相互間只有很小的稀釋度，在隨后的快速凝固過程中，在零件表面形成與基材*不同的、具有預(yù)定特殊性能的功能熔覆材料層，從而可以*改變材料表面性能，可以使價廉的材料表面獲得*的耐磨、耐蝕、耐高溫等性能。該工藝可以修復(fù)材料表面的孔洞和裂紋，可以恢復(fù)已磨損零件的幾何尺寸和性能。該技術(shù)還可以用在快速原型制造領(lǐng)域，利用激光逐層熔覆金屬或合金粉末，快速制造出零件。
成形技術(shù)
激光快速成形技術(shù)集成了激光技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)和材料技術(shù)的新成果，根據(jù)零件的CAD模型，用激光束將光敏聚合材料逐層固化，堆積成樣件，不需要模具和刀具即可快速地制造形狀復(fù)雜的零件，該技術(shù)已在航空航天、電子、汽車等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
10發(fā)展趨勢
作為20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主要標(biāo)志和現(xiàn)代信息社會光電子技術(shù)的支柱之一，激光技術(shù)和激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到*國家的高度重視。
激光加工是國外激光應(yīng)用中大的項目，也是對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造的重要手段，主要是kW級到10kW級CO2激光器和百瓦到千瓦級YAG激光器實現(xiàn)對各種材料的切割、焊接、打孔、刻劃和熱處理等。據(jù)1997~1998年的新激光市場評述和預(yù)測，1997年*總激光器市場銷售額達(dá)32.2億美元，比1996年增長14%，其中材料加工為8.29億美元，醫(yī)療應(yīng)用4億美元，研究領(lǐng)域1.5億美元。1998年總收入預(yù)計增長19%，可達(dá)到38.2億美元。其中占位的材料加工預(yù)計超過10億美元，醫(yī)用激光器是國外第二大應(yīng)用。
激光加工應(yīng)用領(lǐng)域中，CO2激光器以切割和焊接應(yīng)用廣，分別占到70%和20%，表面處理則不到10%。而YAG激光器的應(yīng)用是以焊接、標(biāo)記（50%）和切割（15%）為主。在美國和歐洲CO2激光器占到了70~80%。我國激光加工中以切割為主的占10%，其中98%以上的CO2激光器，功率在1.5kW~2kW范圍內(nèi)，而以熱處理為主的約占15%，大多數(shù)是進(jìn)行激光處理汽車發(fā)動機(jī)的汽缸套。這項技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和社會效益都很高，故有很大的市場前景。
在汽車工業(yè)中，激光加工技術(shù)充分發(fā)揮了其*、快速、靈活地加工特點。如在汽車樣機(jī)和小批量生產(chǎn)中大量使用三維激光切割機(jī)，不僅節(jié)省了樣板及工裝設(shè)備，還大大縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；激光束在高硬度材料和復(fù)雜而彎曲的表面打小孔，速度快而不產(chǎn)生破損；激光焊接在汽車工業(yè)中已成為標(biāo)準(zhǔn)工藝，日本Toyota已將激光用于車身面板的焊接，將不同厚度和不同表面涂敷的金屬板焊接在一起，然后再進(jìn)行沖壓。雖然激光熱處理在國外不如焊接和切割普遍，但在汽車工業(yè)中仍應(yīng)用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，激光加工技術(shù)和計算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合，派生出激光快速成形技術(shù)。該項技術(shù)不僅可以快速制造模型，而且還可以直接由金屬粉末熔融，制造出金屬模具。
80年代，YAG激光器在焊接、切割、打孔和標(biāo)記等方面發(fā)揮了越來越大作用。通常認(rèn)為YAG激光器切割可以得到好的切割質(zhì)量和高的切割精度，但在切割速度上受到限制。隨著YAG激光器輸出功率和光束質(zhì)量的提高而被突破。YAG激光器已開始擠進(jìn)kw級CO2激光器切割市場。YAG激光器特別適合焊接不允許熱變形和焊接污染的微型器件，如鋰電池、*、密封繼電器等。YAG激光器打孔已發(fā)展成為大的激光加工應(yīng)用。
國外激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。打孔峰值功率高達(dá)30~50kw，打孔用的脈沖寬度越來越窄，重復(fù)頻率越來越高，激光器輸出參數(shù)的提高，很大程度上改善了打孔質(zhì)量，提高了打孔速度，也擴(kuò)大了打孔的應(yīng)用范圍。國內(nèi)比較成熟的激光打孔的應(yīng)用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及手表寶石軸承的生產(chǎn)中。
研究開發(fā)
激光加工技術(shù)研究開發(fā)的重點可歸納為：
新一代工業(yè)激光器研究，處在技術(shù)上的更新時期，其標(biāo)志是二極管泵浦全固態(tài)激光器的發(fā)展及應(yīng)用；
精細(xì)激光加工，在激光加工應(yīng)用統(tǒng)計中微細(xì)加工1996年只占6%，1997年翻了一倍達(dá)12%，1998年已增加到20%；
加工系統(tǒng)智能化，系統(tǒng)集成不僅是加工本身，而是帶有實時檢測、反饋處理，隨著專家系統(tǒng)的建立，加工系統(tǒng)智能化已成為必然的發(fā)展趨勢。
激光技術(shù)在我國經(jīng)過30多年的發(fā)展，取得了上千項科技成果，許多已用于生產(chǎn)實踐，激光加工設(shè)備產(chǎn)量平均每年以20%的速度增長，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造、提高產(chǎn)品質(zhì)量解決了許多問題，如激光毛化纖技術(shù)正在寶鋼、本鋼等大型鋼廠推廣，將改變我國汽車覆蓋件的鋼板*依賴進(jìn)口的狀態(tài)，激光標(biāo)記機(jī)與激光焊接機(jī)的質(zhì)量、功能、價格符合國內(nèi)市場的需求，*達(dá)90%以上。
存在的主要問題：
科研成果轉(zhuǎn)化為商品的能力差，許多有市場前景的成果停留在實驗室的樣機(jī)階段；
激光加工系統(tǒng)的核心部件激光器的品種少、技術(shù)落后、可靠性差。國外不僅二級管泵浦的全固態(tài)激光器已用于生產(chǎn)過程中，而且二級管激光器也被應(yīng)用，而我國二極管泵浦的全固態(tài)激光器還處在剛開始研究開發(fā)階段；
對加工技術(shù)的研究少，尤其對精細(xì)加工技術(shù)的研究更為薄弱，對紫外波激光進(jìn)行加工的研究進(jìn)行的極少；
激光加工設(shè)備的可靠性、安全性、可維修性、配套性較差，難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。
技術(shù)科學(xué)
科學(xué)的任務(wù)是認(rèn)識世界，技術(shù)的任務(wù)是改造世界，技術(shù)是從科學(xué)到生產(chǎn)的中間環(huán)節(jié)，是把科學(xué)理論轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的橋梁，技術(shù)來源于實驗經(jīng)驗的總結(jié)和科學(xué)原理的指導(dǎo)。
技術(shù)特性
當(dāng)技術(shù)的使用在現(xiàn)代社會*，一套共同的特性可以用來現(xiàn)代技術(shù)上。許多的作者，如McGinn （1991）和Winston （2003）列了下列一些關(guān)鍵的特性：
復(fù)雜度，指大多現(xiàn)今的工具都很難以了解的特性（即需要一連串對制造或使用的事先訓(xùn)練）。一些較相對簡單使用，但卻相對困難去理解其來源和制造方法，如餐刀、棒球及高加工食品等。另外也有很難使用且很難理解的，如拖拉機(jī)、電視、電腦等。
依賴性，指現(xiàn)今工具多依賴著其他的現(xiàn)代工具，而其他的現(xiàn)代工具又依賴著另外的其他現(xiàn)代工具的事實，不論是在制造、使用上面。例如，車子便有一巨大且復(fù)雜的制造及維護(hù)工業(yè)持撐著。而使用也需要有一復(fù)雜的公路、街道、高速公路、加油站、保養(yǎng)廠和廢棄物收集等設(shè)備。
多樣性，指相同工具的不同類型和變異。想像今日所存在的眾多湯匙和剪刀。即使是更復(fù)雜的工具也通常有許多的形狀和樣式，如建筑起重機(jī)或車子。
普及性，規(guī)模，指現(xiàn)代技術(shù)的普及。簡單地說，技術(shù)似乎在每一個角落。它支配了現(xiàn)代的生活。另外，規(guī)模亦指許多現(xiàn)代技術(shù)計劃的范圍，如手機(jī)網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)、飛機(jī)航行、通訊衛(wèi)星及其對地球上人們的影響。
11發(fā)展現(xiàn)狀
激光技術(shù)與原子能、半導(dǎo)體及計算機(jī)一起，是二十世紀(jì)負(fù)盛名的四項重大發(fā)明。
激光作為上世紀(jì)發(fā)明的新光源，它具有方向性好、亮度高、單色性好及高能量密度等特點，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、信息處理、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事、文化教育以及科研等方面。據(jù)統(tǒng)計，從的光纖到常見的條形碼掃描儀，每年與激光相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)的市場價值高達(dá)上萬億美元。我國激光產(chǎn)品主要應(yīng)用于工業(yè)加工，占據(jù)了40%以上的市場空間。
激光加工作為激光系統(tǒng)常用的應(yīng)用，主要技術(shù)包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標(biāo)、激光鉆孔、微加工及光化學(xué)沉積、立體光刻、激光刻蝕等。
激光加工設(shè)備就是利用激光加工技術(shù)改造傳統(tǒng)制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備之一，主要產(chǎn)品則包括各類激光打標(biāo)機(jī)、焊接機(jī)、切割機(jī)、劃片機(jī)、雕刻機(jī)、熱處理機(jī)、三維成型機(jī)以及毛化機(jī)等。這類產(chǎn)品已經(jīng)或正在進(jìn)入各工業(yè)領(lǐng)域。
從全球激光產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域來看，材料加工行業(yè)仍是其主要的應(yīng)用市場，占比為35.2%;通信行業(yè)*二，其所占比重為30.6%;另外，數(shù)據(jù)存儲行業(yè)占據(jù)第三位，其所占比重為12.6%。
與傳統(tǒng)加工技術(shù)相比，激光加工技術(shù)具有材料浪費少、在規(guī)?；a(chǎn)中成本效應(yīng)明顯、對加工對象具有很強(qiáng)的適應(yīng)性等優(yōu)勢特點。在歐洲，對汽車車殼與底座、飛機(jī)機(jī)翼以及航天器機(jī)身等特種材料的焊接，基本采用的是激光技術(shù)。
近十年來，隨著工業(yè)激光應(yīng)用市場在不斷擴(kuò)大，激光加工領(lǐng)域也不斷開拓，由傳統(tǒng)的鐘表、電池、衣扣等輕工行業(yè)向機(jī)械制造業(yè)、汽車制造業(yè)、航空、動力和能源以及醫(yī)學(xué)和牙科儀器設(shè)備制造業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域拓展，將有效拉動激光加工設(shè)備的需求。
2011年，全球激光工業(yè)加工設(shè)備銷售額獲得了強(qiáng)勁的兩位數(shù)增長。據(jù)《工業(yè)激光解決方案》（ILS）的數(shù)據(jù)顯示，2011年全球激光系統(tǒng)銷售收入70.60億美元，同比增長16%，其中，激光器銷售收入19.56億美元，同比增長18%。
12發(fā)展應(yīng)用
激光是本世紀(jì)的重大發(fā)明之一，具有巨大的技術(shù)潛力，專家們認(rèn)為，電子技術(shù)的全勝時期，其主角是計算機(jī)，下一代將是光技術(shù)時代，其主角是激光。激光因具有單色性、相干性和平行性三大特點，特別適用于材料加工。激光加工是激光應(yīng)用有發(fā)展前途的領(lǐng)域，國外已開發(fā)出20多種激光加工技術(shù)。激光的空間控制性和時間控制性很好，對加工對象的材質(zhì)、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大，特別適用于自動化加工。激光加工系統(tǒng)與計算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成自動化加工設(shè)備，已成為企業(yè)實行適時生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，為、和低成本的加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。
激光加工技術(shù)的應(yīng)用
已成熟的激光加工技術(shù)包括：激光快速成形技術(shù)、激光焊接技術(shù)、激光打孔技術(shù)、激光切割技術(shù)、激光打標(biāo)技術(shù)、激光去重平衡技術(shù)、激光蝕刻技術(shù)、激光微調(diào)技術(shù)、激光存儲技術(shù)、激光劃線技術(shù)、激光清洗技術(shù)、激光熱處理和表面處理技術(shù)。
激光焊接技術(shù)具有溶池凈化效應(yīng)，能純凈焊縫金屬，適用于相同和不同金屬材料間的焊接。激光焊接能量密度高，對高熔點、高反射率、高導(dǎo)熱率和物理特性相差很大的金屬焊接特別有利。
激光切割技術(shù)可廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量。脈沖激光適用于金屬材料，連續(xù)激光適用于非金屬材料，后者是激光切割技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。
激光打標(biāo)技術(shù)是激光加工大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。準(zhǔn)分子激光打標(biāo)發(fā)展起來的一項新技術(shù)，特別適用于金屬打標(biāo)，可實現(xiàn)亞微米打標(biāo)，已廣泛用于微電子工業(yè)和生物工程。
激光去重平衡技術(shù)是用激光去掉高速旋轉(zhuǎn)部件上不平衡的過重部分，使慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸重合，以達(dá)到動平衡的過程。激光去重平衡技術(shù)具有測量和去重兩大功能，可同時進(jìn)行不平衡的測量和校正，效率大大提高，在陀螺制造領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。對于高精度轉(zhuǎn)子，激光動平衡可成倍提高平衡精度，其質(zhì)量偏心值的平衡精度可達(dá)1%或千分之幾微米。
激光蝕刻技術(shù)比傳統(tǒng)的化學(xué)蝕刻技術(shù)工藝簡單、可大幅度降低生產(chǎn)成本，可加工0.125～1微米寬的線，非常適合于超大規(guī)模集成電路的制造。
激光微調(diào)技術(shù)可對*電阻進(jìn)行自動精密微調(diào)，精度可達(dá)0.01%～0.002%，比傳統(tǒng)加工方法的精度和效率高、成本低。激光微調(diào)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(diào)、電容的微調(diào)和混合集成電路的微調(diào)。
激光存儲技術(shù)是利用激光來記錄視頻、音頻、文字資料及計算機(jī)信息的一種技術(shù)，是信息化時代的支撐技術(shù)之一。
激光劃線技術(shù)是生產(chǎn)集成電路的關(guān)鍵技術(shù)，其劃線細(xì)、精度高（線寬為15～25微米，槽深為5～200微米），加工速度快（可達(dá)200毫米/秒），成品率可達(dá)99.5%以上。
激光清洗技術(shù)的采用可大大減少加工器件的微粒污染，提高精密器件的成品率。
激光熱、表處理技術(shù)包括：激光相變硬化技術(shù)、激光包覆技術(shù)、激光表面合金化技術(shù)、激光退火技術(shù)、激光沖擊硬化技術(shù)、激光強(qiáng)化電鍍技術(shù)、激光上釉技術(shù)，這些技術(shù)對改變材料的機(jī)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）是激光熱處理中研究早、多、進(jìn)展快、應(yīng)用廣的一種新工藝, 適用于大多數(shù)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(qiáng)度,國外一些工業(yè)部門將該技術(shù)作為保證產(chǎn)品質(zhì)量的手段。
激光包覆技術(shù)是在工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用的激光表面改性技術(shù)之一, 具有很好的經(jīng)濟(jì)性,可大大提高產(chǎn)品的抗腐蝕性。
激光表面合金化技術(shù)是材料表面局部改性處理的新方法, 是未來應(yīng)用潛力大的表面改性技術(shù)之一,適用于航空、航天、兵器、核工業(yè)、汽車制造業(yè)中需要改善耐磨、耐腐蝕、耐高溫等性能的零件。
激光退火技術(shù)是半導(dǎo)體加工的一種新工藝,效果比常規(guī)熱退火好得多。激光退火后, 雜質(zhì)的替位率可達(dá)到98%～99%, 可使多晶硅的電阻率降到普通加熱退火的1/2～1/3, 還可大大提高集成電路的集成度, 使電路元件間的間隔縮小到0.5微米。
激光沖擊硬化技術(shù)能改善金屬材料的機(jī)械性能, 可阻止裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展, 提高鋼、鋁、鈦等合金的強(qiáng)度和硬度, 改善其抗疲勞性能。
激光強(qiáng)化電鍍技術(shù)可提高金屬的沉積速度, 速度比無激光照射快1000倍, 對微型開關(guān)、精密儀器零件、微電子器件和大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)和修補(bǔ)具有重大義意。使用改技術(shù)可使電度層的牢固度提高昂100～1000倍。
激光上釉技術(shù)對于材料改性很有發(fā)展前途, 其成本低, 容易控制和復(fù)制, 有利于發(fā)展新材料。激光上釉結(jié)合火焰噴涂、等離子噴涂、離子沉積等技術(shù), 在控制組織、提高表面耐磨、耐腐蝕性能方面有著廣闊的應(yīng)用前景。電子材料、電磁材料和其它電氣材料經(jīng)激光上釉后用于測量儀表極為理想。
二、激光加工技術(shù)的發(fā)展趨勢
1.數(shù)控化和綜合化
把激光器與計算機(jī)數(shù)控技術(shù)、*的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和自動化的工件定位相結(jié)合，形成研制和生產(chǎn)加工中心，已成為激光加工發(fā)展的一個重要趨勢。
2.小型化和組合化
國外已把激光切割和模具沖壓兩種加工方法組合在一臺機(jī)床上，制成激光沖床，它兼有激光切割的多功能性和沖壓加工的高速的特點，可完成切割復(fù)雜外形、打孔、打標(biāo)、劃線等加工。
3.高頻度和高可靠性
國外YAG激光器的重復(fù)頻度已達(dá)2000次/秒，二極管陣列泵浦的Nd：YAG激光器的平均維修時間已從原來的幾百小時提高到1～2萬小時。
4.采用激元激光器進(jìn)行金屬加工
這是國外激光加工的一個新課題。激元激光器能發(fā)射出波長157～350納米的紫外激光, 大多數(shù)金屬對這種激光的反射率很低, 吸收率相應(yīng)很高, 因此, 這種激光器在金屬加工領(lǐng)域有很大的應(yīng)用價值。
三、應(yīng)用于牙科的激光系統(tǒng) 依據(jù)激光在牙科應(yīng)用的不同作用，分為幾種不同的激光系統(tǒng)。區(qū)別激光的重要特征之一是：光的波長，不同波長的激光對組織的作用不同，在可見光及近紅外光譜范圍的光線，吸光性低，穿透性強(qiáng)，可以穿透到牙體組織較深的部位，例如氬離子激光、二極管激光或Nd：YAG激光（如圖1）。而Er：YAG激光和CO，激光的光線穿透性差，僅能穿透牙體組織約0．01毫米。區(qū)別激光的重要特征之二是：激光的強(qiáng)度（即功率），如在診斷學(xué)中應(yīng)用的二極管激光，其強(qiáng)度僅為幾個毫瓦特，它有時也可用在激光顯示器上。 用于治療的激光，通常是幾個瓦特中等強(qiáng)度的激光。激光對組織的作用，還取決于激光脈沖的發(fā)射方式，以典型的連續(xù)脈沖發(fā)射方式的激光有：氬離子激光、二極管激光、CO2，激光；以短脈沖方式發(fā)射的激光有：Er：YAG激光或許多Nd：YAG激光，短脈沖式的激光的強(qiáng)度（即功率）可以達(dá)到1,000瓦特或更高，這些強(qiáng)度高、吸光性也高的激光，只適用于清除硬組織。 激光在齲齒的診斷方面的應(yīng)用 1．脫礦、淺齲 2．隱匿齲 激光在治療方面的應(yīng)用 1．切割 2．充填物的聚合，窩洞處理
13市場展望
與國際上激光加工系統(tǒng)相比，我國的激光加工系統(tǒng)差距甚大，僅占全球銷售額的2%左右。主要表現(xiàn)為:激光加工系統(tǒng)很少，甚至沒有;主力激光器不過關(guān);微細(xì)激光加工裝備缺口較大;而這些領(lǐng)域我國的生產(chǎn)企業(yè)正在積蓄力量穩(wěn)步進(jìn)入，國內(nèi)應(yīng)用市場有很大發(fā)展空間。
預(yù)測今后2-3年內(nèi)，我國銷售額將會由2004年的15億人民幣上升翻一倍，也就是說會達(dá)到30億元產(chǎn)值。其原因:
1、國家重視，各級政府部門都在積極關(guān)注、規(guī)劃、立項，多方面資金正在注入。特別是國家強(qiáng)調(diào)立項主體由大專院校，科研部門料轉(zhuǎn)到以企業(yè)為主，這就促進(jìn)了企業(yè)產(chǎn)品的自主創(chuàng)新，技術(shù)升級。
2、國內(nèi)各類制造業(yè)接受了激光加工技術(shù)，它可使他們的產(chǎn)品增加技術(shù)含量，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，采用它可達(dá)到“敏捷制造”的水平，滿足市場對“個性化”產(chǎn)品的要求。
3、國內(nèi)已逐步形成了產(chǎn)業(yè)群體激光零部件配套企業(yè)慢慢補(bǔ)齊，各類具有特色的激光加工系統(tǒng)制造商紛紛建立，國內(nèi)已形成四個激光加工裝備制造的產(chǎn)業(yè)帶，它們主要分布在華中;珠江三角洲;長江三角洲和京津環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。
4、國際上*的激光加工制造商有的在華投資建廠;有的以國內(nèi)合資生產(chǎn)，總趨勢是紛紛進(jìn)入，形成國際競爭國內(nèi)化。
5、國內(nèi)在主力激光器方面逐步過關(guān)，進(jìn)入市場應(yīng)用。如大功率軸流CO2激光器，中小功率金屬腔射頻CO2激光器，半導(dǎo)體泵浦全固態(tài)激光器、光纖激光器、及倍頻DPL、大功率二極管模塊等，正蓄勢待發(fā)，進(jìn)入產(chǎn)品化初期，進(jìn)入市場。為國產(chǎn)激光加工的升值開拓新應(yīng)用創(chuàng)造條件。
在國內(nèi)已創(chuàng)立的一片大好形勢下，我們殷切期望業(yè)內(nèi)各企業(yè)努力創(chuàng)造具有自主創(chuàng)新的產(chǎn)品，盡力避免低價位、低利潤率的競爭，使國產(chǎn)設(shè)備走上越來越健康發(fā)展局勢。
14就業(yè)優(yōu)勢
本專業(yè)畢業(yè)生面向*制造、激光成型領(lǐng)域的產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、制造和管理，主要從事激光設(shè)備（SLS）操作、加工、維護(hù)以及激光加工產(chǎn)品銷售等工作。既可服務(wù)激光設(shè)備操作與加工崗位，也可成長為制造工藝師、圖形設(shè)計師及手板制造工程師等。
隨著第三次工業(yè)革命“3D”打印技術(shù)的到來，激光加工技術(shù)作為“3D”打印技術(shù)的核心在未來制造行業(yè)中起到了舉足輕重的作用，對人才的需求也會越來越多。
參考資料
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