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一、國內(nèi)外工業(yè)激光市場分析

激光具有高相干性、方向性、高強度的特質(zhì)，很容易獲得很高的光通量密度，將強的激光束聚焦到介質(zhì)上，利用激光束與物質(zhì)相互作用的過程來改變物質(zhì)的性質(zhì)，這就是激光加工。激光加工技術(shù)隨著光、機電、材料、計算機、控制技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)逐步發(fā)展成為一項新的加工技術(shù)。激光加工具有加工對象廣、變形小、精度高、節(jié)省能源、公害小、遠距離加工、自動化加工等顯著優(yōu)點，對提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率、實現(xiàn)加工過程自動化、消除污染、減少材料消耗等的作用愈來愈重要。激光加工主要應(yīng)用在電子、汽車、機械制造、鋼鐵冶金、石油、輕工、醫(yī)療器械、包裝、禮品工業(yè)、鐘表、民爆、服裝、化妝品、煙草、航空航天等行業(yè)，而且應(yīng)用范圍越來越擴大，在激光打孔、激光毛化、激光切割、激光焊接、激光熱處理、激光打標(biāo)、激光雕刻等方面已得到廣泛應(yīng)用。1999年世界激光產(chǎn)品銷售約49億美元, 約合人民幣400億元。 1996年至2000年，全球激光加工系統(tǒng)的銷售額以年均13%的增長率增長，而半導(dǎo)體激光器、全固化固體激光器、準(zhǔn)分子激光器加工系統(tǒng)增長更快，達 23％，這反映出微電子工業(yè)、通訊工業(yè)及微光機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展需要非常嶄新的加工手段來滿足制造上的需求。從激光加工系統(tǒng)應(yīng)用來看，以1999年的應(yīng)用為例：銷售額的30％用于激光切割、29％用于激光標(biāo)記、15％用于激光微加工，13％用于激光焊接、其它應(yīng)用占9%。

由于各個國家工業(yè)的發(fā)展情況不同，應(yīng)用激光加工系統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域也不盡相同。美國、日本是加工應(yīng)用很普遍的國家；韓國是微電子工業(yè)發(fā)展很快的國家之一，1996年工業(yè)企業(yè)購買的YAG激光加工系統(tǒng)共426臺套，其中用作激光標(biāo)記的占121臺；我國臺灣的工業(yè)企業(yè)在1996年購入的YAG激光加工系統(tǒng)共169臺套，其中113臺是激光標(biāo)記機；亞洲其它地區(qū)（主要是新加坡）的工業(yè)企業(yè)購入的80臺套YAG激光加工系統(tǒng)中有60臺用于激光標(biāo)記。激光標(biāo)記的應(yīng)用是同這些地區(qū)電子工業(yè)的發(fā)展密不可分的。我國激光加工系統(tǒng)市場也隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展逐年增長，1998年約為19億元，特別是YAG激光加工系統(tǒng)比上一年增長了60.7%，高速增長的主要原因是YAG激光焊接機和激光標(biāo)記系統(tǒng)得到飛速應(yīng)用，其主要市場是電池激光封焊和電子元器件激光標(biāo)記。我國電子工業(yè)的高速發(fā)展給我國激光加工業(yè)帶來了巨大推動。如下表所示。

1998年我國激光加工應(yīng)用情況表

從我國1998年銷售總額19億元人民幣看，與國外1998年銷售總額43億美元(約合352億人民幣)比較，說明我國的重要工業(yè)領(lǐng)域采用激光加工系統(tǒng)對傳統(tǒng)工業(yè)進行技術(shù)改造有相當(dāng)大的空間。但是，不采用先進的激光制造系統(tǒng)，就很難應(yīng)對我國進入WTO帶來的國外產(chǎn)品對中國市場的沖擊。從市場發(fā)展也充分說明我國的激光加工系統(tǒng)有相當(dāng)大的發(fā)展空間，值得業(yè)內(nèi)人士給予重視。

目前，國內(nèi)從事生產(chǎn)激光器及激光應(yīng)用設(shè)備的單位約有100多家，主要集中在湖北、上海、江蘇、北京、廣東和西安等地區(qū)。在激光加工設(shè)備中以產(chǎn)值計，CO2激光加工器至今在激光加工設(shè)備占最大市場份額，其次是YAG固體激光器，激光切割/焊接設(shè)備主要靠引進。進口主要為大功率CO2切割/焊接系統(tǒng) 。到1999年6月，我國擁有快速軸流千瓦級CO2激光器238臺，數(shù)控加工機222臺，總金額2 億美元，其中進口的激光器有181臺占總量的76%，進口加工機占219臺占總量的58%。在引進、消化、吸收國外先進技術(shù)的同時，我們也開發(fā)了自己的產(chǎn)品。1991～1998年銷售額以年均40%的速度遞增，預(yù)計2002年的激光加工設(shè)備金額為40億元。目前我國激光加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)逐漸走向成熟。

二極管泵浦固體激光器技術(shù)的出現(xiàn)和逐漸成熟，是固體激光器的一場革命，也是固體激光器的發(fā)展方向，使得激光技術(shù)和產(chǎn)業(yè)正向著全固化、超短波長、微加工和高可靠性等方向發(fā)展。世界著名的激光公司Rofin-Sinar所銷售的激光加工設(shè)備，60％已是二極管泵浦固體激光器。開發(fā)二極管泵浦的固體激光器和固體激光加工設(shè)備，適合市場需要和技術(shù)發(fā)展的趨勢。 2001年4月由湖北光通光電系統(tǒng)有限公司研發(fā)的我國首臺大功率全固化固體激光器在武漢通過新產(chǎn)品新技術(shù)鑒定。隨后，該公司又頒布了相關(guān)大功率全固化固體激光器的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并投入規(guī)模生產(chǎn)，表明我國所擁有的大功率二極管泵浦固體激光器的制造及其應(yīng)用技術(shù)達到了國際水平。

二、主要工業(yè)激光產(chǎn)品概況

目前，我國經(jīng)攻關(guān)已開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的系列工業(yè)激光產(chǎn)品，如激光焊接機、打標(biāo)機、切割機、雕刻機等，使用的激光類型為二氧化碳或YAG固體激光器，基本滿足市場需要。武漢中國光谷約有30家企業(yè)從事工業(yè)激光產(chǎn)品的生產(chǎn)，其產(chǎn)品品種齊全，技術(shù)在全國領(lǐng)先，是中國工業(yè)激光產(chǎn)品最重要的生產(chǎn)基地。

（一）激光打標(biāo)機

激光打標(biāo)是目前工業(yè)產(chǎn)品標(biāo)記的最先進技術(shù)。激光打標(biāo)時與工件不接觸，對工件表面不產(chǎn)生任何機械形變，高速打標(biāo)可在生產(chǎn)線上實現(xiàn)在線實時打標(biāo)。具有打標(biāo)精度高，加工速度快等獨特優(yōu)點，可在平面、弧面及飛行物上打印各種文字、符號、圖案、序列號、條形碼及二維碼，特別適用于硬、脆、軟產(chǎn)品。已廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、汽車工業(yè)、醫(yī)療產(chǎn)品、五金工具、家用電器、日常用品、標(biāo)簽技術(shù)、航空工業(yè)、證件卡片、珠寶加工、儀器儀表以及廣告標(biāo)牌等。典型應(yīng)用包括各類金屬和非金屬材料及產(chǎn)品表面的打標(biāo)，如不銹鋼、鋁合金、有機玻璃、陶瓷、塑料、合成材料、木材、橡膠皮革、紙品、電容、電感、印制電路板、集成電路、電器接插卡、各類儀表和控制面板、鈕扣、化妝品包裝、食品包裝、文具、工藝品、香煙、雷管、軸承、齒輪、活塞環(huán)等。

在激光打標(biāo)機中，目前主要使用二氧化碳激光器、燈泵Nd:YAG激光器和二極管泵浦固體激光器。我國自己可以生產(chǎn)上述激光器，但國產(chǎn)的二氧化碳激光器和激光二極管達不到工業(yè)化的要求，基本依賴進口。打標(biāo)機中的有些關(guān)鍵元器件，如Q開關(guān)和掃描電機也以進口為主，但國產(chǎn)的激光打標(biāo)機基本能滿足工業(yè)化使用要求，可以替代進口。如湖北光通光電系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的YAG激光打標(biāo)機就被應(yīng)用于中港合資福建長興電子有限公司，替代了該公司從德國進口的激光打標(biāo)機，使用效果優(yōu)于進口的激光打標(biāo)機。估計國內(nèi)激光打標(biāo)機市場容量每年約2000臺，幣值約3～5億元。#p#分頁標(biāo)題#e#

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激光具有良好的單色性、方向性、相干性和聚集性能，非常適合焊接加工，由激光電源控制和泵浦脈沖氙燈，使諧振腔產(chǎn)生一定功率和能量的脈沖激光束，經(jīng)過擴束聚焦等光學(xué)系統(tǒng)照射被焊工件，使其熔融而達到焊接目的。激光焊接工藝能夠向工件傳輸高于10KW/mm2的能量密度，因此能夠形成深寬比較大的、小孔狀的熔深。激光焊接通過輻射吸收產(chǎn)生液態(tài)熔池，并使之長到理想尺寸，然后沿固體界面移動熔池，消除被焊機構(gòu)件間的初始縫隙，形成高質(zhì)量焊縫。目前，激光焊接機主要使用大功率二氧化碳激光器和脈沖Nd:YAG激光器，利用光纖耦合或光學(xué)鏡片聚焦，使用方便，激光頭可以遠離焊接區(qū)，激光器性能穩(wěn)定可靠，壽命長，已廣泛應(yīng)用于激光加工車間和自動化生產(chǎn)線，行業(yè)包括電子、航空航天、化工、五金等，被焊接的材料和產(chǎn)品有不銹鋼、鋁合金、壓力容器、鉭電容、電子槍、鋰離子電池、壓力傳感器、光纖耦合器件、航空航天用的各類金屬密封盒或容器等。估計國內(nèi)市場容量約每年800臺，幣值約2～3億元。

（三）激光切割機

激光切割是用聚焦而成的高能量激光束將工件熔化或汽化，并用輔助氣體將熔化或氧化物吹出而形成切口。激光切割是激光加工中發(fā)展最成熟、應(yīng)用最廣泛的激光加工技術(shù)之一。激光切割具有以下優(yōu)點：切縫窄，節(jié)省切割材料，還可以切不穿透的盲槽；能方便地切割易碎、脆、軟、硬材料和合成材料；切割速度高；無工具磨損；易于數(shù)控或計算機控制；噪音低，無公害。目前激光切割機中主要使用大功率二氧化碳激光器和Nd:YAG激光器，使用計算機CNC軟件控制工件或激光束運動，輔以高壓氣體。在國外主要使用大功率軸流二氧化碳激光器，而國內(nèi)軸流二氧化碳激光功率一般低于2000瓦，因而大多使用大功率橫流二氧化碳激光器加上選模技術(shù)。激光切割技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車摩托車、鋼鐵冶金、禮品制造和航空航天等行業(yè)，適合于切割碳鋼和不銹鋼等金屬和塑料、有機玻璃、木頭、印制電路板等非金屬材料。估計市場容量約每年80臺，幣值約1.5～2億元。

（四）激光雕刻機

激光雕刻機通常是由二氧化碳激光器、專用激光雕刻軟件、自動控制系統(tǒng)和精密機械組成，屬于低價位的高科技激光產(chǎn)品，電腦排版、激光雕刻、字體豐富，自動化程度高，具有雕刻速度快、操作方便等獨特優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于印章、獎牌獎杯制作、禮品及廣告等行業(yè)，如在牛角、塑料、有機、木頭、儲墨墊、原子印章、橡膠等材料上方便地刻制各類印章；雕刻、切割各類標(biāo)牌；在竹板或木頭上雕刻各類文字、圖形等。國產(chǎn)的封離式二氧化碳激光器雖然壽命較短，但價格僅為國外同類產(chǎn)品的10％左右，產(chǎn)品性能基本上能滿足市場要求，因此該類激光雕刻機仍然得到了最廣泛的應(yīng)用，特別是在印章行業(yè)。估計市場容量約每年4500臺，幣值約1億元。

除了以上四個基本工業(yè)激光產(chǎn)品外，還有激光熱處理機、激光打孔機等。根據(jù)激光設(shè)備的使用對象，還有許多相應(yīng)的專業(yè)機型，如鈕扣專用激光打標(biāo)機，雷管專用激光編碼機，軸承專用激光編碼機、晶振專用激光打標(biāo)機、缸套激光專用熱處理機等。

雖然我國工業(yè)激光產(chǎn)品和市場得到了長足的發(fā)展，但存在一些問題。如一窩蜂地生產(chǎn)某類或某個產(chǎn)品，致使產(chǎn)品價格偏離其價值，市場混亂；投入研發(fā)資金不足；技術(shù)進步不如其它國家；部分元器件依賴進口；缺乏保護知識產(chǎn)權(quán)的有效措施等。然而，激光產(chǎn)品和應(yīng)用已深入到各行各業(yè)，千家萬戶，成為新世紀(jì)最熱門、最具發(fā)展前途的技術(shù)和工業(yè)。