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1、HighPowerDiodeLaser（HPDL）,Outlines,1.HPDL研究現(xiàn)狀2.各工業(yè)加工用激光器3.激光加工特點(diǎn)4.激光作用下物態(tài)變化過程5.影響激光加工因素6.市場規(guī)模及發(fā)展前景7.主要公司信息,2000年單條超過100W,40%60%,壽命長達(dá)10000h.美國國防高技術(shù)研究計(jì)劃署(DARPA)于2003年啟動了超高效率半導(dǎo)體激光源項(xiàng)目(superhighefficiencydiodesource,SHEDS),目標(biāo)是將功率轉(zhuǎn)換效率提升到80%以上.德國也在1998啟動了為期5年的名為ModularDiodeLasertools的大型項(xiàng)目.目前單條器件輸出功率已經(jīng)達(dá)到500
2、W以上,功率轉(zhuǎn)換效率超過70%.,1.HPDL研究現(xiàn)狀,2.各工業(yè)加工用激光器,表1工業(yè)用激光器主要參數(shù),圖1各類激光器光束質(zhì)量,圖2工業(yè)加工用HPDL結(jié)構(gòu),3.激光加工特點(diǎn),1）無接觸加工，激光束的能量及其移動速度均可調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)多種加工的目的；2）可以對多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點(diǎn)的材料；3）激光加工過程中無“刀具”磨損，無“切削力”作用于工件；4）激光加工過程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對非激光照射部位沒有或影響極小.因此，其熱影響區(qū)小，工件熱變形小，后續(xù)加工少；5）生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益和社會效好；6）可通過透明介質(zhì)對
3、密閉容器內(nèi)的工件進(jìn)行各種加工，同時也可滿足水下加工等復(fù)雜加工環(huán)境的要求；7）由于激光束易于導(dǎo)向，因此是一種極為靈活的加工方式.,除具有一般激光加工的優(yōu)點(diǎn)外，HPDL加工還具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：1）光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)40%，是燈泵Nd-YAG激光器的10倍以上，體積小，是燈泵Nd-YAG激光器的1/5，壽命長，可達(dá)100000小時以上；2）維護(hù)費(fèi)用低，是燈泵Nd-YAG激光器的一半.,4.激光作用下物態(tài)變化過程,金屬材料的激光加工主要是基于光熱效應(yīng)的熱加工,激光輻照材料表面時,在不同功率密度下,材料表面區(qū)域?qū)l(fā)生各種不同的變化.這些變化包括表面溫度升高、熔化、氣化、形成匙孔以及產(chǎn)生光致等離
4、子體等.而且,材料表面區(qū)域物理狀態(tài)的變化極大的影響材料對激光的吸收.,功率密度較低時(<),輻照時間較短時,金屬吸收的激光能量只能引起材料由表及里溫度升高,但維持固相不變.主要用于零件退火和相變硬化處理.隨著功率密度的提高()和輻照時間的加長,材料表層逐漸熔化,隨輸入能量增加,液-固相分界面逐漸向材料深部移動.這種物理過程主要用于金屬的表面重熔、合金化、熔覆和熱導(dǎo)型焊接.,,,進(jìn)一步提高功率密度()和加長作用時間,材料表面不僅熔化,而且汽化,汽化物聚集在材料表面附近并微弱的電離形成等離子體,這種稀薄等離子體有助于材料對激光的吸收.在汽化膨脹壓力下,液態(tài)表面變形,形成凹坑.這一階段可以用于激光焊
5、接.再進(jìn)一步提高功率密度()和加長輻照時間,材料表面強(qiáng)烈汽化,從形成較高電離度的等離子體,這種致密的等離子體可逆著光束入射方向傳輸,對激光有屏蔽作用,大大降低激光入射到材料內(nèi)部的能量密度.在較大的蒸氣反作用力下,熔化的金屬內(nèi)部形成小孔(匙孔),匙孔的存在有利于材料對激光的吸收.這一階段可用于激光深熔焊接、切割和打孔、沖擊硬化等.,,,5.影響激光加工因素,激光器方面：波長、輸出功率、功率密度、光束質(zhì)量、模式特性、偏振特性等；工藝方面：焦點(diǎn)位置、光斑大小、加工（送料）速度、輔助氣體、噴嘴形狀等；材料方面：表面光潔度、吸收率、熔沸點(diǎn)、熱膨脹特性、熱傳導(dǎo)特性等.對激光加工研究的任務(wù)就在于：通過分析各
6、種待加工材料在不同光束特性和工藝條件下的加工效果，得出最優(yōu)化的加工條件，以降低加工成本、提高加工質(zhì)量和效率.,6.市場規(guī)模及發(fā)展前景,目前中國激光加工設(shè)備產(chǎn)量正以平均每年20的速度增長.06年國內(nèi)激光加工設(shè)備銷售額超過20億元.02-07中國激光產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模從28.62億元增長到58億元，年均增幅達(dá)到15%，高于世界激光產(chǎn)業(yè)平均增長率.中國激光加工產(chǎn)品市場發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，已在全國幾十個城市建立了100多個面向企業(yè)服務(wù)的激光加工工作站，華中地區(qū)、環(huán)渤海灣、長江三角洲、珠江三角洲4大激光產(chǎn)業(yè)群基本形成，年增長率超過30.國際市場，07年全球商業(yè)激光器收入達(dá)到68.9億美元，預(yù)計(jì)08年達(dá)到74億美元.從02年到07年全球激光產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模從43億美元增長到68.9億美元，年漲幅達(dá)8%.,摘自laserfocusworld等,表29906中國激光產(chǎn)品市場銷售情況,謝謝！,
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