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(guó)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(lèi)文明的進(jìn)步與制造技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)人類(lèi)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(shí)制時(shí)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(kāi)始，激光引領(lǐng)著制造技術(shù)進(jìn)入激光制造時(shí)代年代開(kāi)始，激光引領(lǐng)著制造技術(shù)進(jìn)入激光制造時(shí)代走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國(guó)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(guò)光子與材料的相互是以激光光子作為能量的載體，通過(guò)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(shí)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(shí)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(chē)、電子、航空航天、鐵路、船舶等工業(yè)部門(mén)廣泛應(yīng)用。車(chē)、電子、航空航天、鐵路、船舶等工業(yè)部門(mén)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(kāi)發(fā)傳統(tǒng)方法研制開(kāi)發(fā)一代新車(chē)一般需要一代新車(chē)一般需要年年時(shí)間，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和

3、輔助制造技術(shù)時(shí)間，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)后，新車(chē)型的開(kāi)發(fā)周期縮短到了后，新車(chē)型的開(kāi)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(chē)，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用激光技術(shù)，新車(chē)型的開(kāi)發(fā)周期縮短到型的開(kāi)發(fā)周期縮短到個(gè)月個(gè)月。走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國(guó)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(guó)國(guó)家研究理事會(huì)發(fā)布年美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)發(fā)布哈里森計(jì)劃哈里森計(jì)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(duì)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(duì)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(gè)部門(mén)應(yīng)該支持其發(fā)展，使光技術(shù)成為一個(gè)綜合性學(xué)工業(yè)。因此，各個(gè)部門(mén)應(yīng)該支持

4、其發(fā)展，使光技術(shù)成為一個(gè)綜合性學(xué)科，增進(jìn)美國(guó)經(jīng)濟(jì)、軍事實(shí)力。科，增進(jìn)美國(guó)經(jīng)濟(jì)、軍事實(shí)力?！?在德國(guó)，政府制定了在德國(guó)，政府制定了“尤利卡計(jì)劃尤利卡計(jì)劃”、“激光激光”、“德德國(guó)光學(xué)促進(jìn)計(jì)劃國(guó)光學(xué)促進(jìn)計(jì)劃”等一系列發(fā)展規(guī)劃，德國(guó)總理等一系列發(fā)展規(guī)劃，德國(guó)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(guó)新的科技領(lǐng)域的三大是德國(guó)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(chǎng)比較來(lái)看，年的國(guó)際產(chǎn)值為從激光加工市場(chǎng)比較來(lái)看，年的國(guó)際產(chǎn)值為億億美元美元（近億元人民幣），而國(guó)內(nèi)僅為（近億元人民幣），而國(guó)內(nèi)僅為億元人民幣億元人民幣，這，這說(shuō)明國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改革和新興工業(yè)市場(chǎng)留給激光

5、加工還有很大空說(shuō)明國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改革和新興工業(yè)市場(chǎng)留給激光加工還有很大空間。間。 光的諸多優(yōu)勢(shì)使其備受發(fā)達(dá)國(guó)家重視光的諸多優(yōu)勢(shì)使其備受發(fā)達(dá)國(guó)家重視走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國(guó)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(guó)現(xiàn)代激光制造技術(shù)在研究上取得顯著成果，但從我國(guó)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(lái)模來(lái)看，與國(guó)際差距很大。產(chǎn)業(yè)化方面的情景不容樂(lè)觀?？矗c國(guó)際差距很大。產(chǎn)業(yè)化方面的情景不容樂(lè)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(shí)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(shí)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(gè)過(guò)程，尤其是在我國(guó)這樣一個(gè)工業(yè)基礎(chǔ)不是很強(qiáng)的國(guó)家里個(gè)過(guò)程，尤其是在我國(guó)這樣一個(gè)工業(yè)基礎(chǔ)不是很強(qiáng)的國(guó)家里 主觀：主觀：我國(guó)制造業(yè)很大一部分是組裝業(yè)，引進(jìn)的幾乎是國(guó)外即將被轉(zhuǎn)我國(guó)制造業(yè)很大一部分是組裝業(yè)，引進(jìn)的幾乎是國(guó)外即將被轉(zhuǎn)移或被淘汰的設(shè)備。目前對(duì)傳統(tǒng)工藝的更新?lián)Q代、對(duì)新工藝的設(shè)計(jì)的移或被淘汰的設(shè)備。目前對(duì)傳統(tǒng)工藝的更新?lián)Q代、對(duì)新工藝的設(shè)計(jì)的權(quán)利很難掌握在我們自己手里。同時(shí)，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(shí)，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(gè)吃螃蟹的人第一個(gè)吃螃蟹的人”的的廠商卻非常少?gòu)S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(gè)另一個(gè)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(guó)的激光現(xiàn)代制造技術(shù)現(xiàn)狀我國(guó)的激光現(xiàn)代制造技術(shù)現(xiàn)狀 WHO做做“第一個(gè)吃螃蟹的人第一個(gè)吃螃蟹的人” 走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國(guó)際合作之路國(guó)家產(chǎn)學(xué)研中心學(xué)科帶頭人國(guó)家產(chǎn)學(xué)研中心學(xué)科帶頭人左鐵釧：左鐵釧：全國(guó)政協(xié)委員，教

8、授，博士生導(dǎo)師，全國(guó)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(zhǎng)，國(guó)家產(chǎn)學(xué)研京工業(yè)大學(xué)激光工程研究院院長(zhǎng)，國(guó)家產(chǎn)學(xué)研激光技術(shù)中心副主任兼總工程師，中國(guó)光學(xué)學(xué)激光技術(shù)中心副主任兼總工程師，中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)激光加工專(zhuān)業(yè)委員會(huì)常務(wù)理事。會(huì)激光加工專(zhuān)業(yè)委員會(huì)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(guó)不來(lái)梅射線(xiàn)技術(shù)研究所（年在德國(guó)不來(lái)梅射線(xiàn)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(xiàng)歐共體和德項(xiàng)歐共體和德國(guó)研技部的科研項(xiàng)目。國(guó)研技部的科研項(xiàng)目。 左鐵釧教授左鐵釧教授1991年回國(guó)，年回國(guó)，1994

9、年在國(guó)家經(jīng)濟(jì)年在國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)的支持下組建了貿(mào)易委員會(huì)的支持下組建了“國(guó)家產(chǎn)學(xué)研激光技術(shù)中心國(guó)家產(chǎn)學(xué)研激光技術(shù)中心”，并先后主持了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、，并先后主持了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、973計(jì)劃項(xiàng)目等計(jì)劃項(xiàng)目等36項(xiàng)重要課題，其中項(xiàng)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(guó)際先進(jìn)水平。鑒于多年來(lái)左教授在我國(guó)汽車(chē)、鋼鐵、電子的研究成果達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。鑒于多年來(lái)左教授在我國(guó)汽車(chē)、鋼鐵、電子以及國(guó)防領(lǐng)域所做出的突出貢獻(xiàn)，以及國(guó)防領(lǐng)域所做出的突出貢獻(xiàn)，2001年年9月北京

10、市國(guó)際科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)授予左教授特別貢月北京市國(guó)際科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)授予左教授特別貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。從獻(xiàn)獎(jiǎng)。從1996年左教授開(kāi)始籌劃創(chuàng)建一個(gè)國(guó)際級(jí)的研究基地年左教授開(kāi)始籌劃創(chuàng)建一個(gè)國(guó)際級(jí)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(xiàng)目獲得中德雙方政府部門(mén)的正正式批準(zhǔn)，月該項(xiàng)目獲得中德雙方政府部門(mén)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(jià)值價(jià)值3000多萬(wàn)元的國(guó)際先進(jìn)水平的激光加工設(shè)備。多萬(wàn)元的國(guó)際先進(jìn)水平的激光加工設(shè)備。 左教授獲得省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)左教授獲得省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)4項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇，出版專(zhuān)著余篇，出版專(zhuān)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(guó)際合作之路國(guó)家產(chǎn)學(xué)研中心簡(jiǎn)介（國(guó)家產(chǎn)學(xué)研中心簡(jiǎn)介（NCLT） 中心經(jīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)、國(guó)家教育部和中國(guó)科學(xué)院中心經(jīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)、國(guó)家教育部和中國(guó)科學(xué)院聯(lián)合批準(zhǔn)立項(xiàng)，得到國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)支持，于聯(lián)合批準(zhǔn)立項(xiàng)，得到國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)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(jí)工余人，其中教授、副教授、高級(jí)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。現(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(guó)際一流的激光加工設(shè)備及測(cè)試手段，目前擁中心擁有國(guó)際一流的激光加工設(shè)備及測(cè)試手段，目前擁有有2000m2的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)大廳。的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)大廳。走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國(guó)際合作之路國(guó)家產(chǎn)學(xué)研中心簡(jiǎn)介（國(guó)家產(chǎn)學(xué)研中心簡(jiǎn)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(guó)際合作之路走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國(guó)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(dòng)激光加工技術(shù)在我國(guó)中心將推動(dòng)激光加工技術(shù)在我國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)際合作之路2000m2的試驗(yàn)大廳的試驗(yàn)大廳走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國(guó)際合作之路國(guó)家產(chǎn)學(xué)研中心設(shè)備國(guó)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(zhǎng)（波長(zhǎng)（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(wàn)瓦萬(wàn)瓦加工范圍加工范圍3m2m1mm120n360 n360 光纖長(zhǎng)光纖長(zhǎng)10米米120 mm120 mm 5 mm走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國(guó)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(guó)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(dòng)機(jī)葉形孔航空發(fā)動(dòng)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(guó)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(chē)齒輪（汽車(chē)齒輪（16MnCr5）紙漿過(guò)濾器不銹鋼紙漿過(guò)濾器不銹鋼走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路，走國(guó)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(dòng)機(jī)葉片修復(fù)航空發(fā)動(dòng)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(xiàn)材軋輥修復(fù)，線(xiàn)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(guó)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(gè)循環(huán)個(gè)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(guó)際合作之路國(guó)家產(chǎn)學(xué)研中心和企業(yè)合作簡(jiǎn)況國(guó)家產(chǎn)學(xué)研中心和企業(yè)合作簡(jiǎn)況 一汽加長(zhǎng)紅旗轎車(chē)車(chē)身焊接后備箱的切割一汽加長(zhǎng)紅旗轎車(chē)車(chē)身焊接后備箱的切割 寶鋼科研項(xiàng)目：激光高速在線(xiàn)打孔打標(biāo)技術(shù)研究寶鋼科研項(xiàng)目：激光高速在線(xiàn)打孔打標(biāo)技術(shù)研究 寶鋼科研項(xiàng)目：大功率激光電工鋼刻痕技術(shù)研究寶鋼科研項(xiàng)目：大功率激光電工鋼刻痕技術(shù)研究 企業(yè)科研項(xiàng)目：激光打孔切割系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)企業(yè)科研項(xiàng)目：激光打孔切割系統(tǒng)的研究與