三,激光技术在制造业中的应用

　　1.激光技术在制造业中的应用激光因具有***的单色性、相干性和方向准直性三大特点，特别适用于材料加工。激光加工是激光应用***有发展前途的领域，现在已开发出20多种激光加工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成***自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、***和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。目前已成熟的激光加工技术包括：激光快速成形技术、激光焊接技术、激光打孔技术、激光切割技术、激光打标技术、激光去重平衡技术、激光蚀刻技术、激光微调技术、激光存储技术、激光划线技术、激光清洗技术、激光热处理和表面处理技术。激光打标技术是激光加工***大的应用领域之一。激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下***性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。全固体紫外波段激光打标是近年来发展起来的一项新技术，特别适用于金属打标机打标，可实现亚微米打标，已广泛用于微电子工业和生物工程。2、激光加工在微电子工业中的应用激光加工是非接触的加工方法，***率、无污染、高精度、热影响区小，因此在电子工业中，尤其是在微电子工业中得到了十分广泛的应用。3、激光技术在汽车工业的应用安全性、舒适性、节能和环保一直作为世界汽车工业发展的主题，激光技术作为现代汽车生产中的主要加工方法之一，其发展也主要是围绕着这一主题并结合本***的自身特点进行的。汽车工业是激光加工应用***多的领域之一。据有关资料统计，在欧美工业发达***中，有50％～70％的零部件都是采用激光加工来完成的。尤其是近年来发展很快， 1998年全世界约有3000多台激光加工机用于汽车工业，而且每年还有数以百计的激光加工机投入使用。应用于汽车工业的检测、快速成形的小功率激光器目前也有数千台。在汽车工业中，激光加工通常以切割为主。激光束切割一般采用大功率射频CO2激光器（近年来有被德国IPG大功率光纤激光器替代的趋势），为了提高切割速度和切割质量，在激光切割机的光束出口处一般都装有喷嘴，以便在切割过程中同时喷吹气体。在切割金属打标机工件往往喷吹氧气或压缩空气，以提高切割效率；而在切割***材料时则喷吹氮气等惰性气体以防止燃烧。激光切割的切径宽度一般小于0.5mm（IPG的大功率光纤激光器可达到0.05mm）。它和工件的材料及厚度、激光束的功率、焦距及焦点位置、激光束的直径、喷吹气体的压力及流量等各种因素有关。在汽车样车和小批量生产中大量使用三维激光束切割机，对普通铝、不锈钢等薄板、带材的切割加工，应用激光高速切割速度已达10M/min，不仅大幅度缩短了生产准备周期，并且使车间生产实现了柔性化，加工面积减小了一半。由于它的加工效率高，比机械加工方式的加工费用减少了50％。如果每日开两班。折旧期可在2年左右完成。近几年来德国IPG公司在***激光器制造领域异军突起，推出了商品化大功率光纤激光器系统，与传统CO2激光器及Nd:YAG激光器相比有诸多优点： 1. 免维护运行时间大大延长，大于50,000小时;（传统激光系统约500～5000小时） 2. 体积/重量为传统激光器的1/5～1/10; 3. 电力消耗为为传统激光器的1/10～1/20; 4. 运行费用及维护费用为传统激光系统的1/10～1/100; 5. 输出光束质量超过传统激光器几十倍(此意义十分重大,意味着可用较小输出功率的激光束作加工,其效果还要优于需要功率很大的传统激光系统，大大节约能耗, 降低成本。随着德国IPG公司大功率光纤激光器的商品化推出，激光打标机表面处理工艺得到了很大的进展。其中应用较广的有激光涂层、激光合金化、激光抛光、激光冲击硬化等工艺技术。激光表面处理在汽车的发动机阀座、车顶外壳与框架等零部件的制造中得到了广泛的应用。在汽车零部件的生产中，如缸套、曲轴、活塞环和齿轮等的热处理，在经激光热处理后，不必再进行后处理，可直接送到装配线上安装。激光加工计算机数控与柔性制造技术相结合，在汽车模具的制造中，得到了广泛的应用。激光切割、激光表面处理、激光热处理等工艺技术，使原来制作模具周期从28周缩短为4～6周，满足了汽车快速改型的需要。激光测量在汽车工业中成为技术测量的主力，它可以将零部件与模型比较，对经过修理或修改的零部件与原始模型进行比较，或在零部件的设计改变后迅速修改刀具或模具。在汽车零部件生产中，激光测量可以快速和非常***地检验每一个成品零部件的尺寸是否与设计尺寸完全一致。而且，激光测量仪能够***迅速地将一个零部件或物理模型转变为数字化文件，这种文件可以用各种方法处理并同其他文件进行比较。激光三维快速成型技术是二十世纪90年代初，在计算机、激光、高分子材料、CAD／CAM、精密机械等新技术迅速发展下应运而生的，并在汽车工业中很快得到应用，它突破了制造业的传统模式，成为当前***具吸引力的技术。激光快速成型系统可采用射频CO2激光器或光纤激光器，利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，然后利用“积分”的思想，将热塑性塑料粉末烧结或直接熔化凝结精细金属打标机粉末，由点、线构造零件的面(层)，然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的应用能力和产品的竞争能力。 4、激光技术在农业的应用 1、处理种子： 在激光作用下的种子，能把适宜的光子摄入其细胞， 增强细胞的生物能力，促进种子的发育，提高光合效应，缩短成熟期，并能增强作物的抗病能力。 2、育种：激光能诱发生物遗传结构改变，甚至发生突变， 从而培育出优良的新品种，这种科学方法称为激光育种。3、除草： 美国一家农业研究所的科研人员研制成功一种新型的激光***，其主要成分是按基***。这种***完全是通过照射光发挥作用的，效力大，用量小，不损害农作物，对人畜无害，使用非常方便。于黄昏前喷射施用，被杂草吸收后， 在激光照射的作用下，便产生***物质，***杂草的细胞膜，***后流出汁液，在4小时之内杂草就变白而枯死。 4、灭虫：国***学家研究结果表明，采用激光照射蚊虫类和螨类害虫，能将它们全部***。如果采用高能激光照射农作物的害虫，轻者绝育，重者***。对环境没有污染。 5、检测农作物病因：美国农业科学家研究表现，当激光照射到健康的农作物上时，就能被利用吸收进行光合作用。