Einschränkungen und Durchbrüche von Nah infrarot lasern

In den letzten Jahrzehnten sind Hochleistungs-CW-Laser zu einem gängigen Werkzeug in der modernen Fertigung geworden und decken Anwendungen wie Schweißen, Verkleidung, Oberflächen vorbereitung, Härtung, Löten, Schneiden, 3D-Druck ab. und additive Fertigung. Mit der Erzeugung von Hochleistungs-Kohlendioxid (CO2) lasern mit 10,6 µm Wellenlänge undNahes Infrarot-Halbleiter mit 1064nm Wellenlänge-Gepumptes Nd:YAGFestkörper laserDie Hochleistungs-CW-Laser technologie hat den ersten Höhepunkt der Entwicklung erlebt.

Einschränkungen von NIR-Lasern

Aufgrund seiner Wellenlänge sind Kohlendioxid laser schwer durch optische Fasern zu übertragen, was für industrielle Anwendungen bestimmte Schwierigkeiten verursacht. Festkörper laser sind durch ihre Helligkeits-und Leistungs verstärkungs fähigkeiten begrenzt. Diese CW-Hochleistungs-Faserlaser arbeiten typischer weise bei Nahinfrarot-Wellenlängen (NIR) innerhalb von 1 µm, was für viele Anwendungen in Ordnung ist. Beispiels weise eignet es sich zur Bearbeitung von Stählen mit einer Absorptions fähigkeit von über 50%, ist jedoch durch die Tatsache begrenzt, dass einige Metalle 90% oder mehr der auf ihre Oberfläche einfallenden Laserstrahl ung im nahen Infrarot reflektieren. Insbesondere beim Schweißen von gelben Metallen wie Kupfer und Gold mit NIR-Lasern ist aufgrund der geringen Absorptions rate viel Laser leistung erforderlich, um den Schweiß prozess zu starten.

Das Schweißen im tiefen Penetration modus führt zu einer hohen Absorption des Laserstrahls, da der Laserstrahl beim Durchgang durch das Material mehrfach mit dem Metall-und Metall dampf interagiert. Das Aktivieren eines Schlüssel lochs mit einem Nah infrarot laser erfordert jedoch eine erhebliche einfallende Laser intensität, insbesondere wenn das zu schweißende Material stark reflektierend ist. Und sobald ein Schlüssel loch gebildet ist, steigt die Absorptions fähigkeit stark an, und der hohe Metall dampfdruck im geschmolzenen Pool durch den Hoch leistungs laser im nahen Infrarot kann Spritzer und Porosität verursachen. Daher muss die Laser leistung oder Schweiß geschwindigkeit sorgfältig kontrolliert werden, um zu verhindern, dass übermäßige Spritzer aus der Schweißnaht austreten. Wenn sich das geschmolzene Becken verfestigt, können auch "Blasen" in Metall dämpfen und Prozess gasen einges ch lossen werden, wodurch Hohlräume in der Schweißnaht entstehen. Eine solche Porosität schwächt die Schweiß festigkeit und erhöht den Widerstand der Verbindung, was zu einer geschweißten Verbindung von geringerer Qualität führt. Daher sind NIR-Laser sehr schwierig, Materialien wie Kupfer mit einer Absorptions fähigkeit <5% bei 1 µm zu verarbeiten. Um diese Materialien mit hohem Reflexions vermögen besser zu verarbeiten, wurden Methoden wie die Erhöhung der Absorptions rate des Materials für Laserlicht durch Erzeugung von Plasma auf dem verarbeiteten Material angewendet. Da diese Methoden die Material verarbeitung jedoch auf Tiefen durchdringung prozesse beschränken, ist das Schweißen von dünnen Materialien im Wärme leitungs modus nicht möglich, und es besteht das Risiko des Sputterns und der kontrollierten Energie abscheidung. Bestehende Lasers ysteme mit einer Wellenlänge von 1 µm haben daher ihre Einschränkungen bei der Verarbeitung hoch reflektieren der Materialien wie Nichte isen metallen sowie bei Unterwasser anwendungen.

Ein Durchbruch bei Nah infrarot lasern

Um die einges chränkten Anwendungs bereiche dieser Nah infrarot laser zu entwickeln, müssen neue Laserlicht quellen untersucht werden. Um Treibhausgase zu reduzieren, ersetzen neue Energie fahrzeuge Benzinmotoren und Verbrennungs motoren durch Elektromotoren. Die Verwendung von viel Kupfer beim Bau von Elektromotoren, insbesondere von Leistungs batterien, hat zu einer großen Nachfrage nach zuverlässigen Kupfer verarbeitung lösungen geführt. und hat ein ebenso breites Anwendungs spektrum in anderen Systemen für erneuerbare Energien wie Windkraft anlagen.

Heute sind industrielle Hochleistungs-Faserlaser zur Lösung für hoch hellige Hoch leistungs laser geworden, die über Fasern geliefert werden können. Heute haben Faserlaser in den aller meisten Anwendungen CO2-Laser ersetzt und werden in zahlreichen industriellen Verarbeitung anwendungen effektiv eingesetzt. Insbesondere in den letzten Jahren ist es zum arbeits tier von industriellen Lasern wie Lasers ch weißen und-schneiden geworden, das eine höhere Geschwindigkeit, Effizienz und Zuverlässigkeit aufweist als CO2-Laser.