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新光纤激光器技术

发布日期:2019-06-29 12:27:03 来源:

新光纤激光器技术

光纤激光焊接机统的飞溅物水平会降低光纤激光焊接的质量和速度,而新型低飞溅物技术提高了用于钢铁加工、汽车生产和电气设备安装等工业应用的高功率光纤激光焊接的焊接质量和生产率。预计该新技术将被纳入将于2019年出现的激光焊接机中。

在激光焊接过程中,会在激光束照射的区域中形成深穿透孔和熔融金属池。可以通过提高激光器功率而获得更大的穿透力,但是这样会产生更多的飞溅物。因此,两家公司在各种焊接条件下研究了熔池并用高速摄像头进行1万多次实验后,发现通过在高功率光束周围照射低功率激光束可以大大抑制飞溅物的产生。随后,通过使用安装在光纤输出端的新开发光束成形系统,在同一点聚焦的高功率激光器周围同时通过低功率激光器照射,使用10kW高功率光纤激光器进行的测试证实,与以相同焊接速度工作的传统系统相比,飞溅物可能减少95%以上。

在传统的光纤激光焊接中,在某些焊接速度下飞溅物会显著增加,因此需要降低焊接速度以确保焊接质量。而在使用了该新技术之后,提高焊接速度所产生的飞溅物数量极少,从而可以充分利用激光器功率。

而在此前不久,光电汇OESHOW刊登的“国内外激光上市公司财报分析”中,全球光纤激光器领先厂商IPG的财报显示,受切割和焊接等应用领域的强势推动,IPG公司的高功率激光器销量同比增长57%;得益于消费电子产品生产和冲击钻孔等应用的增长,准连续(QCW)激光器的销售同比增长了82%。而这种增长在中国市场尤其强劲,几乎翻了一番,占IPG第二季度营收3.694亿美元总额的一半。

由此可见,不论是专家的预测,还是真实的财报数据,光纤激光焊接应用正势如破竹,蓄势已发。

?光纤激光焊接机国内焊接市场上的可选光源

目前市场上可选择的激光光源主要有光纤激光器、脉冲Nd:YAG激光器、二极管激光器、碟片激光器还有CO2激光器

CO2激光器:波长为1064 nm,功率1~20 kW,是一种非常成熟的激光器,而且是20世纪80年代以来,大功率加工的最主要激光源。

光纤激光器:其实是一种小芯径硅基光纤。激光源出现在光纤内,因此不用进行校正,而且将小芯径光纤映射到聚焦镜上时,焦点尺寸最小可以达到10 μm。这种紧凑型的激光器通常以两种配置出现:低功率焊接(小于300 W)的单一模式,以及用于大功率焊接的多模式。

二极管激光器:单发光面器件功率的提高、新冷却通道技术的出现,加上可以将光束聚焦为直径小于1000 μm光纤的微光学元件技术的发展,都推进了二极管作为直接焊接激光器的出现。

碟式激光器:扁平的Yd:YAG晶体薄盘置于CW激光器的中心——碟式激光器这种设计是为了避免出现棒状激光器的固有问题,而采用了0.01in厚的圆盘,另一面用冷却装置支撑。采用这种设计进行冷却,可以使激光器功率达到10 kW,同时可以保证光束质量。

?光纤激光焊接机脉冲Nd:YAG激光器:这种激光器采用单一的Nd:YAG激光棒,通过闪光灯激励产生焊接所使用的高峰值和低平均功率。比如,一个相对较低的功率,35 W平均功率可以产生6 kW的高峰值功率。这种高峰值功率和窄脉宽的结合不仅保证了材料焊接的质量,还为能量输入提供了有效的控制。

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