Einschränkungen und Durchbrüche in der Nähe von Infrarotlasern

In den letzten Jahrzehnten sind High-Power-CW-Laser zu einem gemeinsamen Werkzeug in der modernen Fertigung geworden, Anwendungen wie Schweißen, Verkleidungen, Oberflächenvorbereitung, Härten, Löten, Schneiden, 3D-Druck und Additivherstellung. Mit der Erzeugung von 10,6 μm Wellenlängenkohlendioxid (CO2) -Lasern undNahinfrarot-1064nm-Wellenlängenhalbleiter-Pumped nd: yagFestkörperlaserDie High-Power-CW-Lasertechnologie hat den ersten Gipfel der Entwicklung gesehen.

Einschränkungen von NIR-Lasern

Aufgrund seiner Wellenlänge sind Kohlendioxidlaser schwierig, durch optische Fasern zu übertragen, was zu bestimmten Schwierigkeiten für industrielle Anwendungen führt; Während Festkörperlaser durch ihre Helligkeits- und Leistungsverstärkungsfunktionen begrenzt sind. Diese CW-Hochleistungsfaserlaser arbeiten typischerweise in Nahinfrarot-Wellenlängen innerhalb von 1 μm, was für viele Anwendungen in Ordnung ist. Zum Beispiel eignet es sich für die Bearbeitung von Stählen mit einer Absorptionswirkung von über 50%, ist jedoch dadurch begrenzt, dass einige Metalle 90% oder mehr der nahezu infraroten Laserstrahlung auf ihrer Oberfläche reflektieren. Insbesondere beim Schweißen von gelben Metallen wie Kupfer und Gold mit NIR-Lasern bedeutet die geringe Absorptionsrate, dass eine Menge Laserleistung erforderlich ist, um den Schweißvorgang zu starten.

Ein tiefe Durchdringungsmodus-Schweißen führt zu einer hohen Absorption des Laserstrahls, da der Laserstrahl mehrmals mit dem Metall- und Metalldampf interagiert, wenn er durch das Material reist. Die Aktivierung eines Schlüssellochs mit einem Nahinfrarotlaser erfordert jedoch eine erhebliche Intensität der Vorfall, insbesondere wenn das geschweißte Material sehr reflektierend ist. Sobald ein Schlüsselloch gebildet ist, steigt die Absorptionsvermögen stark an, und der hohe Metalldampfdruck im geschmolzenen Pool durch den Hochleistungs-Nahinfrarotlaser kann Spritzer und Porosität verursachen, sodass die Laserleistungs- oder Schweißgeschwindigkeit sorgfältig kontrolliert werden muss Verhindern Sie übermäßige Spritzer aus der Schweißnaht. Als der geschmolzene Pool verfestigt sich, dass \"Blasen\" in Metalldämpfen und Prozessgasen auch gefangen sein können, um Hohlräume in der Schweißnaht zu erstellen. Eine solche Porosität schwächt die Schweißfestigkeit und erhöht den Widerstand des Gelenks, was zu einem geringeren geschweißten Gelenk führt. Daher sind NIR-Laser sehr schwierig, Materialien wie Kupfer mit Absorptivität zu verarbeiten, <5% bei 1 μm. Um diese Materialien mit hoher Reflektivität besser zu verarbeiten, wurden Verfahren, wie beispielsweise die Erhöhung der Absorptionsrate des Materials von Laserlicht durch Erzeugung von Plasma auf dem verarbeiteten Material, angenommen. Da diese Methoden jedoch die Materialverarbeitung in tiefe Penetrationsprozesse einschränken, ist das Wärmeleitungsmodusschweißen von dünnen Materialien nicht möglich, und es gibt inhärente Risiken, dass Sputtern und kontrollierte Energieabscheidung inhärenten. Daher haben vorhandene Lasersysteme mit einer Wellenlänge von 1 μm ihre Einschränkungen, wenn hochreflektierende Materialien wie Nichteisenmetalle sowie in Unterwasseranwendungen verarbeitet werden.

Ein Durchbruch in Infrarotlasern

Um die eingeschränkten Anwendungsbereiche dieser Nahinfrarotlaser zu entwickeln, müssen neue Laserlichtquellen untersucht werden. Um Treibhausgase zu reduzieren, ersetzen neuer Energiefahrzeuge Benzinmotoren und Verbrennungsmotoren mit Elektromotoren. Die Verwendung vieler Kupfer im Bau von Elektromotoren, insbesondere Power-Batterien, hat eine große Nachfrage nach zuverlässigen Kupferverarbeitungslösungen erstellt und verfügt über eine gleich große Auswahl an Anwendungen in anderen erneuerbaren Energienystemen wie Windturbinen.

Heute sind Hochleistungs-Industriefaserlaser zur Lösung für High-Helligkeit geworden, Hochleistungslaser, die über Faser geliefert werden können. Heute haben Faserlaser CO2-Laser in der großen Mehrheit der Anwendungen ersetzt und in zahlreichen Industrieverarbeitungsanwendungen effektiv eingesetzt. Insbesondere in den letzten Jahren ist es zum Arbeitsplatz der industriellen Laser wie Laserschweißen und Schneiden geworden, der höhere Geschwindigkeit, Effizienz und Zuverlässigkeit als CO2-Laser aufweist.