在許多工業(yè)應(yīng)用中,紅外激光器都取得了很好的效果。然而,對(duì)于有色金屬,特別是銅的加工,紅外光束不太適合。一個(gè)根本原因是在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi),有色金屬對(duì)激光的吸收很低。正因?yàn)槿绱?,焊接過(guò)程往往運(yùn)行不穩(wěn)定,而生產(chǎn)中的焊接錯(cuò)誤往往導(dǎo)致廢品。為了獲得高的吸收率,使用波長(zhǎng)為450nm的藍(lán)光是理想的。在銅的激光加工中,多次高吸收有助于獲得高質(zhì)量、均勻的焊接結(jié)果。藍(lán)色激光束的可用性開(kāi)辟了新的應(yīng)用可能性。不僅適用于銅、金等有色金屬的激光加工,也適用于不同金屬的焊接。
在為期三年內(nèi)的德國(guó)政府研究計(jì)劃EffiLAS(高效大功率激光束源)的支持下,第一臺(tái)藍(lán)光千瓦級(jí)半導(dǎo)體激光器誕生了,目前已實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用制造并急需得到優(yōu)化。這一全球獨(dú)一無(wú)二的發(fā)展為激光技術(shù)開(kāi)辟了一個(gè)新的領(lǐng)域:在藍(lán)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)利用激光輻射加工材料。
Laserline在2019年已研制出第一臺(tái)大功率半導(dǎo)體藍(lán)光激光器,大大提高了有色金屬激光材料的加工性能。特別是薄箔和薄板采用藍(lán)光激光能實(shí)現(xiàn)更有效地加工。藍(lán)光LDM半導(dǎo)體激光器提供了更多的優(yōu)勢(shì)。
利用以前可用的工業(yè)激光束源,在批量生產(chǎn)中需要更大的技術(shù)突破來(lái)實(shí)現(xiàn)令人滿(mǎn)意地加工高反射金屬,如銅。藍(lán)光激光器開(kāi)辟了新的機(jī)會(huì),首先銅和金吸收的藍(lán)光譜激光比紅外激光要高7到20倍。
除了藍(lán)光的高吸收率,大大簡(jiǎn)化了銅的熔化,使用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光強(qiáng)度也有助于獲得最佳的加工效果。此外,Laserline久經(jīng)考驗(yàn)的半導(dǎo)體激光技術(shù)允許在毫秒內(nèi)對(duì)激光功率進(jìn)行精細(xì)分級(jí)調(diào)節(jié),從而最佳地適應(yīng)工藝要求。無(wú)論焊接前材料的表面質(zhì)量如何,銅焊接過(guò)程中產(chǎn)生的焊縫都非常干凈和光滑。它們具有極好的導(dǎo)電性,在相鄰的材料區(qū)域只有少量的飛濺。材料效率也特別高,因?yàn)樗{(lán)光激光一方面不需要在接縫區(qū)域進(jìn)行任何重疊或材料加固。另一方面,在藍(lán)光激光輻照下,液態(tài)銅具有很高的間隙橋接能力??刂茻釋?dǎo)焊接的可能性使得在焊接不同金屬時(shí),優(yōu)先使用銅作為上部連接部件成為可能。即使是銅粉和薄銅箔也可以與鋼和鋁等其他材料連接。在焊接箔材時(shí),對(duì)焊和邊緣焊已經(jīng)取得了相當(dāng)大的效果。
與紅外激光相比,焊接銅所需的總能量消耗減少了84%,而焊接金所需的總能量消耗則減少了92%。這是因?yàn)楝F(xiàn)在1千瓦足夠焊接銅,0.5千瓦足夠焊接金,而不是10千瓦。
在再生能源和替代驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域,藍(lán)色激光器在生產(chǎn)中的應(yīng)用有著新的潛力。例如,在電動(dòng)汽車(chē)的制造過(guò)程中,銅的加工量比內(nèi)燃機(jī)轎車(chē)的加工量更多,為藍(lán)色激光提供了更多的應(yīng)用可能。例如,在電池制造中,10微米薄銅箔被連接在一起或與其他金屬連接在一起。這是異種金屬第一次通過(guò)藍(lán)光高功率半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)連接。
建造風(fēng)力渦輪機(jī)需要更多的銅。大型海上風(fēng)力渦輪機(jī)使用多達(dá)30噸的銅——在這里,激光的使用在未來(lái)是可以想象的。由于接縫質(zhì)量高,該工藝也非常適合應(yīng)用于電氣工程,特別是在電力電子元件的制造中,接頭必須特別耐溫。
總的而言,相對(duì)于紅外激光,藍(lán)光半導(dǎo)體激光器對(duì)非鋼鐵金屬加工,擁有很大的優(yōu)勢(shì),在電子、能源、汽車(chē)、電池等領(lǐng)域?qū)⒂泻艽蟮陌l(fā)揮空間。
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