激光現(xiàn)代制造技術(shù)與前沿綜述課件

1、走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路激光現(xiàn)代制造技術(shù)前沿綜述激光現(xiàn)代制造技術(shù)前沿綜述人類文明的進(jìn)步與制造技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)人類文明的進(jìn)步與制造技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)石人石人器力器力時制時制代造代造力力加加工工火火焰焰加加工工電電加加工工激激光光加加工工 20世紀(jì)世紀(jì)50年代開始，激光引領(lǐng)著制造技術(shù)進(jìn)入激光制造時代年代開始，激光引領(lǐng)著制造技術(shù)進(jìn)入激光制造時代走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路激光現(xiàn)代制造技術(shù)前沿綜述激光現(xiàn)代制造技術(shù)前沿綜述 激光制造激光制造是以激光光子作為能量的載體，通過光子與材料的相互是以激光光子作為能量的載體，通過光子與材料的相互作用，引起材料一系列的物理和化學(xué)變化，從而實現(xiàn)材料的制備

2、、成型、作用，引起材料一系列的物理和化學(xué)變化，從而實現(xiàn)材料的制備、成型、改性和聯(lián)結(jié)等。迄今為止，激光制造技術(shù)已形成了激光焊接、切割、打改性和聯(lián)結(jié)等。迄今為止，激光制造技術(shù)已形成了激光焊接、切割、打孔、刻槽、標(biāo)記等十幾種應(yīng)用工藝，并且迅速取代傳統(tǒng)加工方法，在汽孔、刻槽、標(biāo)記等十幾種應(yīng)用工藝，并且迅速取代傳統(tǒng)加工方法，在汽車、電子、航空航天、鐵路、船舶等工業(yè)部門廣泛應(yīng)用。車、電子、航空航天、鐵路、船舶等工業(yè)部門廣泛應(yīng)用。 激光制造的益處縮短制造周期，提高加工效率：激光制造的益處縮短制造周期，提高加工效率：傳統(tǒng)方法研制開發(fā)傳統(tǒng)方法研制開發(fā)一代新車一般需要一代新車一般需要年年時間，采用計算機(jī)輔助設(shè)計和

3、輔助制造技術(shù)時間，采用計算機(jī)輔助設(shè)計和輔助制造技術(shù)后，新車型的開發(fā)周期縮短到了后，新車型的開發(fā)周期縮短到了年年，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用激光技術(shù)，新車，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用激光技術(shù)，新車型的開發(fā)周期縮短到型的開發(fā)周期縮短到個月個月。走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路激光現(xiàn)代制造技術(shù)前沿綜述激光現(xiàn)代制造技術(shù)前沿綜述 年美國國家研究理事會發(fā)布年美國國家研究理事會發(fā)布哈里森計劃哈里森計劃，指出，指出“除了成除了成功應(yīng)用在信息領(lǐng)域外，激光技術(shù)對經(jīng)濟(jì)最重要的貢獻(xiàn)是在制造業(yè)和加功應(yīng)用在信息領(lǐng)域外，激光技術(shù)對經(jīng)濟(jì)最重要的貢獻(xiàn)是在制造業(yè)和加工業(yè)。因此，各個部門應(yīng)該支持其發(fā)展，使光技術(shù)成為一個綜合性學(xué)工業(yè)。因此，各個部門應(yīng)該支持

4、其發(fā)展，使光技術(shù)成為一個綜合性學(xué)科，增進(jìn)美國經(jīng)濟(jì)、軍事實力。科，增進(jìn)美國經(jīng)濟(jì)、軍事實力。” 在德國，政府制定了在德國，政府制定了“尤利卡計劃尤利卡計劃”、“激光激光”、“德德國光學(xué)促進(jìn)計劃國光學(xué)促進(jìn)計劃”等一系列發(fā)展規(guī)劃，德國總理等一系列發(fā)展規(guī)劃，德國總理年指出：電子、生物、年指出：電子、生物、激光技術(shù)激光技術(shù)是德國新的科技領(lǐng)域的三大是德國新的科技領(lǐng)域的三大發(fā)展重點(diǎn)。發(fā)展重點(diǎn)。 從激光加工市場比較來看，年的國際產(chǎn)值為從激光加工市場比較來看，年的國際產(chǎn)值為億億美元美元（近億元人民幣），而國內(nèi)僅為（近億元人民幣），而國內(nèi)僅為億元人民幣億元人民幣，這，這說明國內(nèi)傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改革和新興工業(yè)市場留給激光

5、加工還有很大空說明國內(nèi)傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改革和新興工業(yè)市場留給激光加工還有很大空間。間。 光的諸多優(yōu)勢使其備受發(fā)達(dá)國家重視光的諸多優(yōu)勢使其備受發(fā)達(dá)國家重視走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路激光現(xiàn)代制造技術(shù)前沿綜述激光現(xiàn)代制造技術(shù)前沿綜述我國現(xiàn)代激光制造技術(shù)在研究上取得顯著成果，但從我國現(xiàn)代激光制造技術(shù)在研究上取得顯著成果，但從應(yīng)用的水平和規(guī)應(yīng)用的水平和規(guī)模來模來看，與國際差距很大。產(chǎn)業(yè)化方面的情景不容樂觀?？矗c國際差距很大。產(chǎn)業(yè)化方面的情景不容樂觀。差距存在原因：差距存在原因： 客觀：客觀：激光技術(shù)雖然先進(jìn)，但它從誕生到現(xiàn)在畢竟才有幾十年的時間，激光技術(shù)雖然先進(jìn)，但它從誕生到現(xiàn)在畢竟才有幾十年的時間

6、，把它作為能源和工具，從起步、推廣、大規(guī)模應(yīng)用乃至產(chǎn)業(yè)化需要一把它作為能源和工具，從起步、推廣、大規(guī)模應(yīng)用乃至產(chǎn)業(yè)化需要一個過程，尤其是在我國這樣一個工業(yè)基礎(chǔ)不是很強(qiáng)的國家里個過程，尤其是在我國這樣一個工業(yè)基礎(chǔ)不是很強(qiáng)的國家里 主觀：主觀：我國制造業(yè)很大一部分是組裝業(yè)，引進(jìn)的幾乎是國外即將被轉(zhuǎn)我國制造業(yè)很大一部分是組裝業(yè)，引進(jìn)的幾乎是國外即將被轉(zhuǎn)移或被淘汰的設(shè)備。目前對傳統(tǒng)工藝的更新?lián)Q代、對新工藝的設(shè)計的移或被淘汰的設(shè)備。目前對傳統(tǒng)工藝的更新?lián)Q代、對新工藝的設(shè)計的權(quán)利很難掌握在我們自己手里。同時，許多廠家知道激光制造好處有權(quán)利很難掌握在我們自己手里。同時，許多廠家知道激光制造好處有很多，但真的

7、敢于投資、應(yīng)用激光技術(shù)，很多，但真的敢于投資、應(yīng)用激光技術(shù)，做做“第一個吃螃蟹的人第一個吃螃蟹的人”的的廠商卻非常少廠商卻非常少 激光制造技術(shù)的激光制造技術(shù)的突破點(diǎn)突破點(diǎn)：“1”，其中的，其中的指研究所，指研究所，另一個另一個指強(qiáng)有力的工業(yè)伙伴，中間的指強(qiáng)有力的工業(yè)伙伴，中間的“1”則是指政府，政府在則是指政府，政府在激光技術(shù)的推廣中起著激光技術(shù)的推廣中起著月老月老的作用。的作用。 我國的激光現(xiàn)代制造技術(shù)現(xiàn)狀我國的激光現(xiàn)代制造技術(shù)現(xiàn)狀 WHO做做“第一個吃螃蟹的人第一個吃螃蟹的人” 走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路國家產(chǎn)學(xué)研中心學(xué)科帶頭人國家產(chǎn)學(xué)研中心學(xué)科帶頭人左鐵釧：左鐵釧：全國政協(xié)委員，教

8、授，博士生導(dǎo)師，全國政協(xié)委員，教授，博士生導(dǎo)師，京工業(yè)大學(xué)激光工程研究院院長，國家產(chǎn)學(xué)研京工業(yè)大學(xué)激光工程研究院院長，國家產(chǎn)學(xué)研激光技術(shù)中心副主任兼總工程師，中國光學(xué)學(xué)激光技術(shù)中心副主任兼總工程師，中國光學(xué)學(xué)會激光加工專業(yè)委員會常務(wù)理事。會激光加工專業(yè)委員會常務(wù)理事。 1964年畢業(yè)于清華大學(xué)機(jī)械系，年畢業(yè)于清華大學(xué)機(jī)械系，1986至至1991年在德國不來梅射線技術(shù)研究所（年在德國不來梅射線技術(shù)研究所（BIAS）從事）從事激光加工技術(shù)的研究，完成了激光加工技術(shù)的研究，完成了13項歐共體和德項歐共體和德國研技部的科研項目。國研技部的科研項目。 左鐵釧教授左鐵釧教授1991年回國，年回國，1994

9、年在國家經(jīng)濟(jì)年在國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會的支持下組建了貿(mào)易委員會的支持下組建了“國家產(chǎn)學(xué)研激光技術(shù)中心國家產(chǎn)學(xué)研激光技術(shù)中心”，并先后主持了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目、，并先后主持了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目、973計劃項目等計劃項目等36項重要課題，其中項重要課題，其中“大功率激光三維制造技術(shù)大功率激光三維制造技術(shù)”、“大功率激光光束光斑質(zhì)量診斷技大功率激光光束光斑質(zhì)量診斷技術(shù)研究術(shù)研究”的研究成果達(dá)到了國際先進(jìn)水平。鑒于多年來左教授在我國汽車、鋼鐵、電子的研究成果達(dá)到了國際先進(jìn)水平。鑒于多年來左教授在我國汽車、鋼鐵、電子以及國防領(lǐng)域所做出的突出貢獻(xiàn)，以及國防領(lǐng)域所做出的突出貢獻(xiàn)，2001年年9月北京

10、市國際科學(xué)技術(shù)協(xié)會授予左教授特別貢月北京市國際科學(xué)技術(shù)協(xié)會授予左教授特別貢獻(xiàn)獎。從獻(xiàn)獎。從1996年左教授開始籌劃創(chuàng)建一個國際級的研究基地年左教授開始籌劃創(chuàng)建一個國際級的研究基地“中德激光技術(shù)中心中德激光技術(shù)中心”，2001年年7月該項目獲得中德雙方政府部門的正正式批準(zhǔn)，月該項目獲得中德雙方政府部門的正正式批準(zhǔn)， 中心建筑面積中心建筑面積5000平米，將裝備平米，將裝備價值價值3000多萬元的國際先進(jìn)水平的激光加工設(shè)備。多萬元的國際先進(jìn)水平的激光加工設(shè)備。 左教授獲得省部級科技進(jìn)步獎左教授獲得省部級科技進(jìn)步獎4項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇，出版專著余篇，出版專著1部，先后培養(yǎng)博部

11、，先后培養(yǎng)博士后士后1名、博士生名、博士生7名、碩士生名、碩士生8名。名。走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路國家產(chǎn)學(xué)研中心簡介（國家產(chǎn)學(xué)研中心簡介（NCLT） 中心經(jīng)國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會、國家教育部和中國科學(xué)院中心經(jīng)國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會、國家教育部和中國科學(xué)院聯(lián)合批準(zhǔn)立項，得到國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會支持，于聯(lián)合批準(zhǔn)立項，得到國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會支持，于1995年年9月成立。月成立。 中心現(xiàn)有工作人員中心現(xiàn)有工作人員30余人，其中教授、副教授、高級工余人，其中教授、副教授、高級工程師程師15人，博士后、博士、碩士人，博士后、博士、碩士18人?，F(xiàn)在有人?，F(xiàn)在有10名博士生，名博士生，78名碩士生在此攻讀學(xué)位。

12、名碩士生在此攻讀學(xué)位。 中心擁有國際一流的激光加工設(shè)備及測試手段，目前擁中心擁有國際一流的激光加工設(shè)備及測試手段，目前擁有有2000m2的實驗室和實驗大廳。的實驗室和實驗大廳。走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路國家產(chǎn)學(xué)研中心簡介（國家產(chǎn)學(xué)研中心簡介（NCLT） 中心的宗旨是中心的宗旨是“走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路”。 中心將成為激光加工技術(shù)研發(fā)中心，激光加工工程示范中心將成為激光加工技術(shù)研發(fā)中心，激光加工工程示范展示中心，激光加工技術(shù)服務(wù)中心，激光加工系統(tǒng)成套組展示中心，激光加工技術(shù)服務(wù)中心，激光加工系統(tǒng)成套組裝中心，激光加工學(xué)術(shù)交流和技術(shù)培訓(xùn)中心。裝中心，

13、激光加工學(xué)術(shù)交流和技術(shù)培訓(xùn)中心。 中心將推動激光加工技術(shù)在我國中心將推動激光加工技術(shù)在我國工業(yè)界工業(yè)界的廣泛應(yīng)用，成的廣泛應(yīng)用，成為加速我國激光加工技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的技術(shù)基地。為加速我國激光加工技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的技術(shù)基地。 走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路2000m2的試驗大廳的試驗大廳走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路國家產(chǎn)學(xué)研中心設(shè)備國家產(chǎn)學(xué)研中心設(shè)備激光器激光器板條板條CO2Nd：YAGKrF準(zhǔn)分子準(zhǔn)分子波長（波長（m）10.61.06248nm模式模式接近接近TEM00高階模高階模高階模高階模重復(fù)頻率重復(fù)頻率15KHz01KHz1 50Hz功率功率1000/2500/3500/6000/20

14、000550/1000/33004000萬瓦萬瓦加工范圍加工范圍3m2m1mm120n360 n360 光纖長光纖長10米米120 mm120 mm 5 mm走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路激光加工激光加工二維精細(xì)切割二維精細(xì)切割1不銹鋼厚不銹鋼厚1mm鋁合金鋁合金0.8mm厚，小孔直徑厚，小孔直徑0.7 mm單晶硅厚單晶硅厚0.7 mm不銹鋼厚不銹鋼厚4 mm走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路激光加工激光加工三維精細(xì)切割三維精細(xì)切割2大功率電子管柵極大功率電子管柵極鉬厚鉬厚300微米，直徑微米，直徑300微米微米航空發(fā)動機(jī)葉形孔航空發(fā)動機(jī)葉形孔不銹鋼厚不銹鋼厚1mm，孔，孔100微米微米切割陶

15、瓷厚切割陶瓷厚1.7mm色片工裝色片工裝鋁合金厚度鋁合金厚度4mm走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路激光加工激光加工焊接焊接盒體鋁合金厚盒體鋁合金厚3mm鍋爐用鋼管厚鍋爐用鋼管厚7mm汽車齒輪（汽車齒輪（16MnCr5）紙漿過濾器不銹鋼紙漿過濾器不銹鋼走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路激光加工激光加工熔覆與熱處理熔覆與熱處理航空發(fā)動機(jī)葉片修復(fù)航空發(fā)動機(jī)葉片修復(fù)熔覆層寬熔覆層寬2mm，厚，厚1mm曲軸花鍵槽修復(fù)（曲軸花鍵槽修復(fù)（18Cr2Ni4W）熔覆層寬熔覆層寬4mm，厚，厚0.5mm線材軋輥修復(fù)，線材軋輥修復(fù)，熔覆層熔覆層8mm8mm導(dǎo)軌表面強(qiáng)化導(dǎo)軌表面強(qiáng)化 (材料材料: 高強(qiáng)鋼高強(qiáng)鋼) 走產(chǎn)學(xué)

16、研結(jié)合之路，走國際合作之路激光加工激光加工生物芯片生物芯片多種激光器聯(lián)合制作具有復(fù)雜流路的生物芯片多種激光器聯(lián)合制作具有復(fù)雜流路的生物芯片20個循環(huán)個循環(huán)PCR微流控芯微流控芯毛細(xì)管微流控芯毛細(xì)管微流控芯走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國際合作之路國家產(chǎn)學(xué)研中心和企業(yè)合作簡況國家產(chǎn)學(xué)研中心和企業(yè)合作簡況 一汽加長紅旗轎車車身焊接后備箱的切割一汽加長紅旗轎車車身焊接后備箱的切割 寶鋼科研項目：激光高速在線打孔打標(biāo)技術(shù)研究寶鋼科研項目：激光高速在線打孔打標(biāo)技術(shù)研究 寶鋼科研項目：大功率激光電工鋼刻痕技術(shù)研究寶鋼科研項目：大功率激光電工鋼刻痕技術(shù)研究 企業(yè)科研項目：激光打孔切割系統(tǒng)的研究與開發(fā)企業(yè)科研項目：激光打孔切割系統(tǒng)的研究與