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金屬鈑金新聞

獨門秘籍——讓激光加工無畏高反材料

星之球科技 來源:光惠激光2021-12-01 我要評論(0 )   

世界是人類從(cong) 混沌自然中發現、界定、彰顯和產(chan) 生出來的全部個(ge) 體(ti) 事物組成的統一體(ti) ,每個(ge) 事物都同其它事物具有某種形式的關(guan) 聯,都處在普遍的聯係之中,事物都有兩(liang) 麵性:一...

世界是人類從混沌自然中發現、界定、彰顯和產生出來的全部個體事物組成的統一體,每個事物都同其它事物具有某種形式的關聯,都處在普遍的聯係之中,事物都有兩麵性:一麵是相互包容或相互統一的關係,另一麵是相互對立或相互矛盾的關係。蛇毒就是一個很好的例子,足以致人死地,卻依舊可以製成寶貴的中藥,救人性命。有人說過:如果你把所有的錯誤都關在門外時,真理也要被關在門外麵了。


在激光加工應用領域也有兩(liang) 麵性,不管是切割還是焊接激光技術都有劃時代的革命性,但遇到高反射材料卻是激光加工的一大難題。因為(wei) 高反材料通常對光纖激光的吸收率極低,而且吸收的熱量很快會(hui) 擴散,這對激光加工就造成了很大難度。同時,激光照射到這些高反材料上,大部分能量會(hui) 被反射出去,反射的激光有可能會(hui) 返回激光器內(nei) 部,在加工過程中出現出光不穩定、或停止出光現象,甚至還會(hui) 對激光器造成很大的損傷(shang) ,縮短激光器的壽命。因此,激光加工高反材料一直以來都是業(ye) 界要攻克的挑戰。


高反射的定義(yi)

1、通常,材料的電阻率越小,對激光的吸收率越低。

下圖所示為(wei) 不同材料在20℃時的電阻率排序,通過對比,我們(men) 可以發現:銀和銅的電阻率很小,即它們(men) 的高反能力很強。


2、材料表麵越光滑,則對激光的反射越強。

對於(yu) 普通的拉絲(si) 不鏽鋼,其反光能力不是很強;但當其表麵足夠光滑,達到鏡麵效果時,則對激光加工而言也存在一定程度的反射。


拉絲(si) 不鏽鋼


鏡麵不鏽鋼

3、材料的狀態不同,對激光的吸收率也不同。

通常,固態金屬對激光的吸收率較低,熔化成液態以後,吸收率會(hui) 提高不少。如:室溫下紫銅對紅外激光的吸收率約為(wei) 5%,加熱到熔點附近後吸收率能夠達到20%左右。

4、不同材料對不同波長光的吸收率也不同。

如下圖所見,銅(Cu)和銀(Ag)對於(yu) 波長1070nm的光纖激光而言,是高反材料,其吸收率很低,遠遠低於(yu) 鐵(Fe)和鋼(Steel);但是,它們(men) 對固體(ti) 激光的吸收率相對而言就要高很多。


獨門秘技—光惠抗高反(ABR)技術

光惠激光(GW)的ABR抗高反技術全稱為(wei) :Anti-Back-Reflection,擁有完全自主的知識產(chan) 權。激光器設有五級回返光探測與(yu) 剝除裝置;多模激光器在五級基礎上,每個(ge) 模塊又單獨設有一級抗回返光裝置,可以有效保障內(nei) 部器件不被損傷(shang) ,保證激光器的穩定運行,輕鬆切割金、銀、銅、鋁等高反材料,勝任各種焊接應用。

單模

1、輸出頭抗高反設計

對於(yu) 從(cong) 材料表麵反射回來的激光,首先會(hui) 通過激光頭後進入輸出頭,繼而沿著光纖返回激光器內(nei) 部。因此在激光輸出頭內(nei) 部設有反光探測與(yu) 剝除裝置,能夠第一時間探測到反光並將其剝除,並利用輸出頭上的水冷結構將這部分能量散發掉;同時,若探測到的反光能量過大,會(hui) 觸發輸出光纜保護,停止出光,防止損害輸出頭以及光纜。


2、合束器抗高反設計

光惠光纖激光器采用雙向泵浦結構,將多個(ge) 泵浦產(chan) 生的光通過正向合束器、反向合束器進入增益腔,通過增益放大後經由反向合束器耦合到一根光纖中,然後進入輸出頭。回返光一旦進入模組內(nei) 部,通過增益腔後會(hui) 被不斷放大,增加激光器損壞的風險。因此,在反向合束器前端設有兩(liang) 級反光探測與(yu) 剝除裝置,逐級剝除回返光,並利用水冷結構散發能量,保障了內(nei) 部光學器件的安全性。

3、指示光抗高反設計

在指示光(紅光)前端另設有兩(liang) 級反光探測與(yu) 剝除裝置,確保紅光指示器不被損傷(shang) 。

4、模塊抗高反設計

光惠激光的高功率多模組激光器,是由多個(ge) 模塊經過合束而成。在上述五級抗高反裝置的基礎上,每個(ge) 模塊設有反光探測與(yu) 剝除裝置,在回返光進入模塊之前先進行一定程度的剝除,可以提升模塊的可靠性,再配合模塊內(nei) 部的抗高反設計,保障高功率加工的穩定性。


加工高反材料的優(you) 勢

1、高反材料的激光切割

銅是一種優(you) 良的導熱、導電材料,隨著交通和工業(ye) 的日益發展,目前市場上對銅類合金特別是黃銅、紫銅的激光切割需求日趨旺盛,對此類材料的加工精度和加工速度要求越來越高,因此對激光器的抗高反性和穩定性也提出了更高的要求,如何快速穩定地切割黃銅、紫銅也是所有激光器廠家和切割機廠家所麵臨(lin) 的問題之一。

光惠激光完全自主知識產(chan) 權的ABR抗高反技術,在切割高反銅合金方麵可以輕鬆勝任。12KW多模激光器氧氣切割4mm紫銅速度可達10m/min,氮氣切割4mm黃銅速度達15m/min,切割速度快、效率高,切麵平整,底部無掛渣和毛刺。


激光12KW激光器


4mm紫銅切割


4mm黃銅切割

2、高反材料的激光焊接

近幾年,在新能源汽車產(chan) 業(ye) 的帶動下,動力電池行業(ye) 迎來了爆發式增長。鋁合金是動力電池材料的主要組成部分,占整個(ge) 動力電池的90%以上。因而,激光焊接鋁合金技術正在發揮越來越重要的作用。

光惠激光獨有的ABR抗高反技術、結合其976nm高亮度技術,在焊接鋁合金方麵擁有得天獨厚的優(you) 勢。如動力電池的正極極柱和防爆閥材料通常為(wei) 厚度1mm以下的1係純鋁,采用GW 的1KW單模激光器,可以獲得外觀和性能良好的焊縫,速度可達170mm/s。


激光1KW激光器


動力電池正極極柱焊接


動力電池防爆閥焊接


在光纖激光器領域,光惠激光從(cong) 一開始就比肩全球激光巨頭IPG,用軍(jun) 工品質打造光惠激光獨有的品牌優(you) 勢。光惠激光從(cong) 成立伊始,就組織科研力量在高亮度、抗反射方麵進行不斷探索,未來還將在這方麵持續提升,提高產(chan) 品的穩定性,實現產(chan) 品和技術的迭代升級,滿足更多行業(ye) 的加工需求。


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