高功率激光技術(shù)作為國家重大戰(zhàn)略需求與前沿科學(xué)研究的交匯點，在慣性約束聚變、空天通信、先進制造、生物醫(yī)療等涉及國家安全和國民經(jīng)濟的重要領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。以新能源汽車動力電池與車身制造為例，據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)預(yù)測，2025—2030年，相關(guān)激光焊接設(shè)備市場規(guī)模將突破500億元。
高功率激光加工振鏡掃描系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、定位精準(zhǔn)等特點，在激光焊接與切割的精度、速度、效率及靈活性等方面發(fā)揮了重要作用。系統(tǒng)主要由振鏡和場鏡組成，是一種操作性能良好的矢量掃描元器件，其操作方式是通過電動機的旋轉(zhuǎn)帶動振鏡角度的擺動，將激光束入射到兩組反射鏡（振鏡）上，通過計算機控制反射鏡的反射角度，實現(xiàn)激光束的偏轉(zhuǎn)，使具有一定功率密度的激光聚焦光斑在加工材料上按所需的要求運動，從而達(dá)到加工目的。
在使用振鏡掃描進行激光加工的過程中，由于入射激光光束的散射及熱輻射、金屬工件表面的鏡面反射等都會產(chǎn)生覆蓋面較大的熱效應(yīng)，包括鏡片、鏡架、振鏡支架、箱體等都會受到影響。尤其是在加工高反射材料（如銅、鋁等）時，高反射熱效應(yīng)會造成振鏡系統(tǒng)部件不可逆損傷，導(dǎo)致鏡架溫度升高、膠水變形或碳化、鏡片炸裂甚至脫落，并可能引發(fā)振鏡電機諧振頻率變化、自激振蕩等問題，亟待解決。
本項目針對萬瓦級高功率激光焊接與切割加工應(yīng)用需求開展了專項研發(fā)，主要創(chuàng)新點及特點在于：研制了耐熱振鏡片、場鏡和準(zhǔn)直鏡，通過支架材料正/負(fù)熱膨脹協(xié)同補償配置設(shè)計，實現(xiàn)了鏡片受熱反向形變補償，使其焦漂≤1.5mm、120分鐘高功率工況下鏡片無損壞，滿足了萬瓦級高功率激光焊接與切割加工場景應(yīng)用需求；研發(fā)了增設(shè)高反射鍍膜、雙凹槽護膠臺的鏡架結(jié)構(gòu)，通過鏡架表面鍍金工藝，實現(xiàn)了反射光傳播路徑有效控制，抑制了反射光吸收，減少了熱效應(yīng)損傷，避免了鏡架熱變形、膠水碳化等問題，提高了鏡架使用穩(wěn)定性；研發(fā)了核心性能測試技術(shù)和裝置，通過振鏡片、場鏡和準(zhǔn)直鏡等掃描頭組件精密裝配工藝優(yōu)化，以及水冷+氣冷散熱管理系統(tǒng)設(shè)計，提高了系統(tǒng)長時服役穩(wěn)定性。
本項目填補了萬瓦級高功率激光加工抗反射掃描系統(tǒng)的國內(nèi)空白，并獲具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國家授權(quán)發(fā)明專利。項目產(chǎn)品已通過CE、RoHS認(rèn)證，產(chǎn)品已被比亞迪、寧德時代、德國HIGHYAG等國內(nèi)外用戶采用，應(yīng)用效果良好。
項目咨詢：王艷欣13371759156
1.鄭明春
| |
評價單位： |
中國民營科技促進會 |
報告編號： |
202501003126 |
評價日期： |
2025-12-12 |
| |
組織單位： |
中國民營科技促進會科技成果轉(zhuǎn)化辦公室 |
項目負(fù)責(zé)： |
雷智旺、王艷欣 |
成果管理： |
13681439210 |
1.提供的資料齊全，符合評價要求。
2.本項目針對萬瓦級高功率激光焊接與切割加工應(yīng)用需求開展了專項研發(fā)，主要創(chuàng)新點及特點如下：
（1）研制了耐熱振鏡片、場鏡和準(zhǔn)直鏡，通過支架材料正/負(fù)熱膨脹協(xié)同補償配置設(shè)計，實現(xiàn)了鏡片受熱反向形變補償，使其焦漂≤1.5mm、120分鐘高功率工況下鏡片無損壞，滿足了萬瓦級高功率激光焊接與切割加工場景應(yīng)用需求。
（2）研發(fā)了增設(shè)高反射鍍膜、雙凹槽護膠臺的鏡架結(jié)構(gòu)，通過鏡架表面鍍金工藝，實現(xiàn)了反射光傳播路徑有效控制，抑制了反射光吸收，減少了熱效應(yīng)損傷，避免了鏡架熱變形、膠水碳化等問題，提高了鏡架使用穩(wěn)定性。
（3）研發(fā)了核心性能測試技術(shù)和裝置，通過振鏡片、場鏡和準(zhǔn)直鏡等掃描頭組件精密裝配工藝優(yōu)化，以及水冷+氣冷散熱管理系統(tǒng)設(shè)計，提高了系統(tǒng)長時服役穩(wěn)定性。
3.項目產(chǎn)品已通過CE、RoHS認(rèn)證，產(chǎn)品已被比亞迪、寧德時代、德國HIGHYAG等國內(nèi)外用戶采用，應(yīng)用效果良好。
4.項目具有自主知識產(chǎn)權(quán)，已獲國家授權(quán)發(fā)明專利。
評價委員會認(rèn)為：項目填補了萬瓦級高功率激光加工抗反射掃描系統(tǒng)的國內(nèi)空白，其耐熱振鏡片、場鏡和準(zhǔn)直鏡制備技術(shù)及掃描頭的抗熱反射技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，同意通過科技成果評價。
| 姓名 |
工作單位 |
職稱 |
從事專業(yè) |
| 丁天懷 |
清華大學(xué)精密制造研究院 |
正高 | 精密制造 |
| 謝 亮 |
中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所 |
正高 | 激光技術(shù) |
| 徐 征 |
北京交通大學(xué) |
正高 | 光學(xué)工程 |
| 劉 偉 |
北京工業(yè)大學(xué) |
正高 | 材料加工 |
| 孫家躍 |
中國儀器儀表學(xué)會 |
正高 | 傳感器 |
| 宋銀立 |
中國機電一體化技術(shù)應(yīng)用協(xié)會 |
正高 | 機電一體化 |
| 周 迎 |
科技部火炬中心 |
正高 | 科技管理 |
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