廣州機博會的特色行業(yè)——激光

在廣州機博會的現(xiàn)場，眾多的激光技術企業(yè)展臺吸引了眾多的關注。
激光因具有單色性、相干性和平行性三大特點，特別適用于材料加工。激光加工是激光應用最有發(fā)展前途的領域，現(xiàn)在已開發(fā)出20多種激光加工技術。激光的空間控制性和時間控制性很好，對加工對象的材質(zhì)、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大，特別適用于自動化加工。激光加工系統(tǒng)與計算機數(shù)控技術相結合可構成高效自動化加工設備，已成為企業(yè)實行適時生產(chǎn)的關鍵技術，為優(yōu)質(zhì)、高效和低成本的加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。目前已成熟的激光加工技術包括：激光快速成形技術、激光焊接技術、激光打孔技術、激光切割技術、激光打標技術、激光去重平衡技術、激光蝕刻技術、激光微調(diào)技術、激光存儲技術、激光劃線技術、激光清洗技術、激光熱處理和表面處理技術。

激光快速成形技術集成了激光技術、CAD/CAM技術和材料技術的最新成果，根據(jù)零件的CAD模型，用激光束將光敏聚合材料逐層固化，精確堆積成樣件，不需要模具和刀具即可快速精確地制造形狀復雜的零件，該技術已在航空航天、電子、汽車等工業(yè)領域得到廣泛應用。
激光切割技術廣泛應用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量。脈沖激光適用于金屬材料，連續(xù)激光適用于非金屬材料，后者是激光切割技術的重要應用領域。現(xiàn)代的激光成了人們所幻想追求的“削鐵如泥”的“寶劍”。
激光焊接技術具有溶池凈化效應，能純凈焊縫金屬，適用于相同和不同金屬材料間的焊接。激光焊接能量密度高，對高熔點、高反射率、高導熱率和物理特性相差很大的金屬焊接特別有利。激光焊接，用比切割金屬時功率較小的激光束，使材料熔化而不使其氣化，在冷卻后成為一塊連續(xù)的固體結構。激光在工業(yè)領域中的應用是有局限和缺點的，比如用激光來切割食物和膠合板就不成功，食物被切開的同時也被灼燒了，而切割膠合板在經(jīng)濟上還遠不合算。
激光打孔技術具有精度高、通用性強、效率高、成本低和綜合技術經(jīng)濟效益顯著等優(yōu)點，已成為現(xiàn)代制造領域的關鍵技術之一。在激光出現(xiàn)之前，只能用硬度較大的物質(zhì)在硬度較小的物質(zhì)上打孔。這樣要在硬度最大的金剛石上打孔，就成了極其困難的事。激光出現(xiàn)后，這一類的操作既快又安全。但是，激光鉆出的孔是圓錐形的，而不是機械鉆孔的圓柱形，這在有些地方是很不方便的。
激光打標技術是激光加工最大的應用領域之一。激光打標是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學反應，從而留下永久性標記的一種打標方法。激光打標可以打出各種文字、符號和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級，這對產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。準分子激光打標是近年來發(fā)展起來的一項新技術，特別適用于金屬打標，可實現(xiàn)亞微米打標，已廣泛用于微電子工業(yè)和生物工程。

激光去重平衡技術是用激光去掉高速旋轉(zhuǎn)部件上不平衡的過重部分，使慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸重合，以達到動平衡的過程。激光去重平衡技術具有測量和去重兩大功能，可同時進行不平衡的測量和校正，效率大大提高，在陀螺制造領域有廣闊的應用前景。對于高精度轉(zhuǎn)子，激光動平衡可成倍提高平衡精度，其質(zhì)量偏心值的平衡精度可達1%或千分之幾微米。
激光蝕刻技術比傳統(tǒng)的化學蝕刻技術工藝簡單、可大幅度降低生產(chǎn)成本，可加工0.125～1微米寬的線，非常適合于超大規(guī)模集成電路的制造。
激光微調(diào)技術可對指定電阻進行自動精密微調(diào)，精度可達0.01%～0.002%，比傳統(tǒng)加工方法的精度和效率高、成本低。激光微調(diào)包括薄膜電阻(0.01～0.6微米厚)與厚膜電阻(20～50微米厚)的微調(diào)、電容的微調(diào)和混合集成電路的微調(diào)。
激光存儲技術是利用激光來記錄視頻、音頻、文字資料及計算機信息的一種技術，是信息化時代的支撐技術之一。
激光劃線技術是生產(chǎn)集成電路的關鍵技術，其劃線細、精度高(線寬為15～25微米，槽深為5～200微米)，加工速度快(可達200毫米/秒)，成品率可達99.5%以上。
激光清洗技術的采用可大大減少加工器件的微粒污染，提高精密器件的成品率。
激光熱、表處理技術包括：激光相變硬化技術、激光包覆技術、激光表面合金化技術、激光退火技術、激光沖擊硬化技術、激光強化電鍍技術、激光上釉技術，這些技術對改變材料的機械性能、耐熱性和耐腐蝕性等有重要作用。
激光相變硬化(即激光淬火)是激光熱處理中研究最早、最多、進展最快、應用最廣的一種新工藝, 適用于大多數(shù)材料和不同形狀零件的不同部位,可提高零件的耐磨性和疲勞強度,國外一些工業(yè)部門將該技術作為保證產(chǎn)品質(zhì)量的手段。
激光包覆技術是在工業(yè)中獲得廣泛應用的激光表面改性技術之一, 具有很好的經(jīng)濟性,可大大提高產(chǎn)品的抗腐蝕性。
激光表面合金化技術是材料表面局部改性處理的新方法, 是未來應用潛力最大的表面改性技術之一,適用于航空、航天、兵器、核工業(yè)、 汽車制造業(yè)中需要改善耐磨、耐腐蝕、耐高溫等性能的零件。
激光退火技術是半導體加工的一種新工藝,效果比常規(guī)熱退火好得多。激光退火后, 雜質(zhì)的替位率可達到98%～99%, 可使多晶硅的電阻率降到普通加熱退火的1/2～1/3, 還可大大提高集成電路的集成度, 使電路元件間的間隔縮小到0.5微米。
激光沖擊硬化技術能改善金屬材料的機械性能, 可阻止裂紋的產(chǎn)生和擴展, 提高鋼、鋁、鈦等合金的強度和硬度, 改善其抗疲勞性能。
激光強化電鍍技術可提高金屬的沉積速度, 速度比無激光照射快1000倍, 對微型開關、精密儀器零件、微電子器件和大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)和修補具有重大意義。使用該技術可使電鍍層的牢固度提高100～1000倍。
激光在電子工業(yè)中也得到廣泛應用。可以用它來進行微型儀器的精密加工，可以對脆弱易碎的半導體材料進行精細的劃片，也可以用來調(diào)整微型電阻的阻值。隨著激光器性能的改善和新型激光器的出現(xiàn)，激光在超大規(guī)模集成電路方面的應用已經(jīng)成為許多其他工藝所無法取代的關鍵性技藝，為超大規(guī)模集成電路的發(fā)展展現(xiàn)出令人鼓舞的前景。
激光技術是高科技的產(chǎn)物，其產(chǎn)生又推動了科學研究的深入發(fā)展，并開拓出許多新的學科領域，如非線性光學、激光光譜學、激光化學、激光生物學等。激光被用來研究與生命密切相關的光合作用、血紅蛋白、DNA 等的機制。激光還將成為時間和長度的新標準，以后任何高精度的鐘表和米尺都可以用某一特定波長的激光束來標定。
激光在核能應用上也將大顯身手。樂觀的專家們估計，到2020年強大的激光會產(chǎn)生安全經(jīng)濟的熱核聚變，這類似恒星內(nèi)部的核反應過程。如果實現(xiàn)，熱核聚變將帶來巨大無比的社會和經(jīng)濟效益，能源危機亦將不復存在。到那時，一桶水中的氫聚變后所產(chǎn)生的電力足夠一個城市使用。
目前，激光技術已經(jīng)融入我們的日常生活之中了。在未來的歲月中，激光會帶給我們更多的奇跡。 。