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我国激光产业发展研究报告(六)
作者:北京汇科恒源激光技术有限公司 时间:2014-08-28 浏览次数:756次

(一),激光在汽车工业的应用
安全性、舒适性、节能和环保一直作为******汽车工业发展的主题,激光技术作 为现代汽车生产中的主要加工方法之一,其发展也主要是围绕着这一主题并结合本 专业的自身特点进行的。
汽车工业是激光加工应用***多的领域之一。据有关资料统计,在欧美工业发达 国家中,有50%-70%的零部件都是采用激光加工来完成的。 尤其是近年来发展很 快,1998年全******约有3000多台激光加工机用于汽车工业,而且每年还有数以百计 的激光加工机投入使用。应用于汽车工业的检测、快速成形的小功率激光器目前也 有数千台。
在汽车工业中,激光加工通常以切割为主。激光束切割一般采用大功率二氧化 碳气体激光器,为了提高切割速度和切割质量,在二氧化碳激光切割机的光束出口 处一般都装有喷嘴,以便在切割过程中同时喷吹气体。由于金属表面对于波长为10. 6Чm的光波反射率高,在切割金属工件往往喷吹氧气或压缩空气,以提高切割效率; 而在切割易燃材料时则喷吹氮气等惰性气体以防止燃烧。
激光切割的切径宽度一般小于0.5mm,但也有达到lmm左右的。它和工件的材料 及厚度、激光束的功率、焦距及焦点位置、激光束的直径、喷吹气体的压力及流量 等各种因素有关。在汽车样车和小批量生产中大量使用三维激光束切割机,对普通 铝、不锈钢等薄板、带材的切割加工,应用激光加工,其高速切割速度已达10m / min,不仅大幅度缩短了生产准备周期,并且使车间生产实现了柔性化, 加工面积 减小了一半。由于它的加工效率高,比机械加工方式的加工费用减少了50%。有报 告称,每日开两班。折旧期可在2年左右完成。

激光焊接在汽车工业中已成为标准工艺。激光用于车身面板的焊接可将不同厚 度和具有不同表面涂镀层的金属板焊在一起,然后再进行冲压,这样制成的面板结 构能达到***合理的金属组合。激光焊接的速度约为4.5m/min,而且很少变形,省去 了二次加工。激光焊接加速了用冲压零件代替锻造零件的进程。采用激光焊接,可 以减少搭接宽度和一些加强部件,还可以压缩车身结构件本身的体积。仅此一项车 身的重量可减少56kg。激光焊接用于车顶外壳与框架焊接,传动转换器盖板的焊接, 由CNC控制,其循环时间约为16秒,实际焊接时间仅为3秒,一天可连续运行24小时。
随着大功率输出的二氧化碳激光器的出现,金属表面处理工艺得到了很大的进 展。其中应用较广的有激光涂层、激光合金化、激光抛光、激光冲击硬化等工艺技 术。激光表面处理在汽车的发动机阀座、车顶外壳与框架等零部件的制造中得到了 广泛的应用。在汽车零部件的生产中,如钢套、曲轴、活塞环和齿轮等的热处理,在经激光 热处理后,不必再进行后处理,可直接送到装配线上安装。
激光加工计算机数控与柔性制造技术相结合,在汽车模具的制造中,得到了广 泛的应用。激光切割、激光表面处理、激光热处理等工艺技术,使原来制作模具周 期从28周缩短为4-6周,满足了汽车快速改型的需要。
激光测量在汽车工业中成为技术测量的主力,它可以将零部件与模型比较,对 经过修理或修改的零部件与原始模型进行比较,或在零部件的设计改变后迅速修改 刀具或模具。在汽车零部件生产中,激光测量可以快速和非常******地检验每一个成 品零部件的尺寸是否与设计尺寸完全一致。而且,激光测量仪能够***迅速地将一个 零部件或物理模型转变为数字化文件,这种文件可以用各种方法处理并同其他文件 进行比较。
????激光快速成型技术是在90年代初,在计算机、激光、高分子材料、CAD/CAM、 精密机械等新技术迅速发展下应运而生的,并在汽车工业中很快得到应用,它突破 了制造业的传统模式,成为当前******吸引力的技术。
激光快速成型系统一般采用:氧化碳气体或氩气体激光器,利用计算机将复杂 的三维物体转化为二维层,然后利用“积分”的思想,将热塑性塑料粉末或胶粘衬 底片材纸张烧结,由点、线构造零件的面(层),然后逐层成型。激光快速成型技术 可使新产品及早投放市场,极大地提高了汽车生产企业对市场的应用能力和产品的 竞争能力。
(二),激光在农业的应用
1,处理种子: 在激光作用下的种子,能把适宜的光子摄入其细胞, 增强细胞 的生物能力,促进种子的发育,提高光合效应,缩短成熟期,并能增强作物的抗病 能力。2,育种: 激光能诱发生物遗传结构改变,甚至发生突变, 从而培育出优良的 新品种,这种科学方法称为激光育种。农业育种学家根据绿色植物的叶片经过一定 波长激光照射后,会发出一种非常微弱的荧光的特点,采用灵敏的仪器将此荧光的 光量测出并记录下来,再对照不同品种植株苗的荧光亮度与产量的关系,发现同一 品种农作物的荧光越强,产量就越高。
3,除草: 美国一家农业研究所的科研人员研制成功一种新型的激光除草剂, 其主要成分是按基乙酰丙酸。这种除草剂完全是通过光发挥作用的,效力大,用量 小,不损害农作物,对人畜无害,使用非常方便。于黄昏前喷射施用,被杂草吸收 后,在光的作用下,便产生有害物质,破坏杂草的细胞膜,***后流出汁液,在4 小 时之内杂草就变白而枯死。
4,灭虫: 国外科学家研究结果表明,采用激光照射蚊虫类和螨类害虫, 能将 它们全部杀死。如果采用高能激光照射农作物的害虫,轻者绝育,重者死亡。对环 境没有污染。
5,检测作物病因: 美国农业科学家研究表现, 当激光照射到健康的农作物上 时,就能被利用吸收进行光合作用。如果激光照射到生长不良或有病虫害的作物上, 光能不会完全被光合作用所利用,其中有一部分会分散成不同波长的冷光被反射回 来。通过分析这些光的性质,就可以检测出农作物的病害,确诊病因,对症下药。
6,选择家畜精子性别: 美国农业研究中心研究成功一种激光选择家畜精子性 别系统。这种系统是根据X精子染色体中的DNA比Y精子染色体中含量多, 在激光照 射时,X精子染色体比较明亮,由电脑记录其荧光高密度, 然后在电声作用下分离 开X精子和Y精子,于是选用X精子与卵子受精便生产雌畜,选用Y精子与卵子受精便 生产雄畜,目前,美国已在牛、羊、猪等家畜中进行试验。
7,剪羊毛: 澳大利亚的养羊业非常发达, 但用传统的剪刀剪羊毛费时费力, 效率低。科技人员研制成功一种激光装置,利用该装置的光束代替传统的剪刀,把 羊毛连根剪断,整张毛被剥下来,提高工效10倍。
8,改良水果品种: 沙田柚是盛誉海内外的名果,果肉柔嫩,味甜有蜜味。主 要缺点是果内的籽太多,一个果平均有籽140-150粒。现在用激光改造了柚子树性 能,结的柚子里面含的籽很少,而且有4%的果内一粒籽都没有。 果子的肉更甜, 含可溶性固性物高达12-14%,比通常的果子含量高2%左右,产量也提高了。 以 往一朵花只结一个果,结两个果的就很少了,现在,一般结二三个果,还出现一朵 花结40个果的事。平均每棵树可以收400个果,而以前只有150-200个。 还有一种 叫“沙子早生”的桃子树,它结的桃子肉厚、嫩、甜,是制造桃子水果罐头的好原 料。我国引种了好几年,但结果率很低。果树栽培专家说,这是因为它患有“不育 症”。现在采用激光照射处理的办法,终于治好了它的“不孕症”,结果率达85% 以上,产量比原先提高4倍以上,而且果子的品质也获得提高,含糖量高达14.5%, 恢复疲劳素(天冬氨酸)的含量提高35%左右

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