Ограничения и прорывы от инфракрасных лазеров

За последние несколько десятилетий высокоэнергии CW-лазеры стали общим инструментом в современном производстве, охватывающих приложения, такие как сварка, облицовка, приготовление поверхности, упрочнение, пайка, резка, 3D-печать и добавление производства. С генерацией высокой мощности 10,6 мкм длин волн углекислого газа (CO2) лазеров иОколо инфракрасный 1064 нм длина волны длины волны--напутанный Nd: YAGтвердотельные лазерывысокоэлектростанция CW-лазерная технология видела первый пик развития.

Ограничения лазеров NIR

Из-за его длины волны лазеры углекислого диоксида трудно передавать через оптические волокна, вызывающие определенные трудности для промышленных применений; Хотя твердотельные лазеры ограничены их возможностями усиления яркости и мощности. Эти CW высокопроизводительные волоконные лазеры обычно работают на длинах волн вблизи инфракрасных (NIR) в пределах 1 мкм, которые в порядке для многих применений. Например, он подходит для обрабатывающих сталей с поглощением более 50%, но ограничивается тем фактом, что некоторые металлы отражают 90% или более из ближнего инфракрасного излучения лазерного излучения на их поверхности. Особенно при сварке желтых металлов, таких как медь и золото с лазерами NIR, низкая скорость поглощения означает, что для начала процесса сварки требуется много лазерной мощности.

Глубокий режим проникновения сварки приводит к высокой абсорбции лазерного луча, поскольку лазерный луч взаимодействует несколько раз с парами металла и металла, поскольку он проходит через материал. Однако активизация замочной скважины с почти инфракрасным лазером требует значительной интенсивности падающего лазера, особенно при сварке материала высоко отражается. И после формирования замочной скважины поглотительность резко поднимается, а высокое давление пара металла в расплавленном бассейне путем высокой мощности вблизи инфракрасного лазера может вызвать брызги и пористость, поэтому скорость лазера или скорость сварки необходимо тщательно контролировать Предотвратить чрезмерное брызг, извергающую из шва. Поскольку расплавленный пул затвердевает, \"пузыри \" в парах металлов и технологических газов также могут быть пойманы, создавая пустоты в швов сварки. Такая пористость ослабляет прочность сварки и увеличивает удельное сопротивление сустава, что приводит к сварным соединением более низкого качества. Следовательно, NIR-лазеры очень сложные для обработки материалов, таких как меди с поглощением <5% при 1 мкМ. Чтобы лучше обрабатывать эти материалы высокой отражения способности, такие способы, как увеличение скорости поглощения материала лазерного света, генерируя плазму на обработанном материале. Однако, поскольку эти методы ограничивают обработку материала до глубоких процессов проникновения, теплопроводность сварки тонких материалов невозможна, и существуют присущие риски распыления и контролируемого отложения энергии. Следовательно, существующие лазерные системы с длиной волны 1 мкМ имеют свои ограничения при обработке высокоэффективных материалов, таких как цветные металлы, а также в подводных применениях.

Прорыв в ближе инфракрасных лазеров

Для разработки ограниченных областей применения этих почти инфракрасных лазеров должны быть исследованы новые источники лазерного света. Кроме того, для уменьшения парниковых газов новые энергетические автомобили заменяют бензиновые двигатели и двигатели внутреннего сгорания электрическим двигателям. Использование большого количества меди в конструкции электродвигателей, особенно силовых батарей, создало огромный спрос на надежные решения для обработки меди, и имеет одинаково широкий спектр применений в других системах возобновляемых источников энергии, таких как ветряные турбины.

Сегодня высокопроизводительные промышленные волоконные лазеры стали решением высокой яркости, высокопроизводительных лазеров, которые могут быть доставлены по волокно. Сегодня волоконные лазеры заменили лазеры CO2 в подавляющее большинство приложений и эффективно используются в многочисленных промышленных применениях промышленности. Особенно в последние годы он стал рабочей лошадкой промышленных лазеров, таких как лазерная сварка и резка, которая имеет более высокую скорость, эффективность и надежность, чем лазеры CO2.