Modrý laser, ako nový smer v oblasti polovodičových laserov, výrazne zlepšil rýchlosť absorpcie farebných kovových materiálov ako meď, zlato a hliník niekoľko až desaťnásobne v porovnaní s lasermi s blízkou infračervenou vlnovou dĺžkou. S rastúcim dopytom po vysokokvalitnej laserovej výrobe v priemysle sa vysokovýkonné zdroje modrého svetla postupne aplikujú v oblastiach výroby materiálov, ako je zváranie, tepelné spracovanie a aditívna výroba so širokými trhovými perspektívami. Tento článok analyzuje výhody vysokovýkonných a vysokosvietivých modrých laserov v oblasti spracovania materiálov, sumarizuje históriu vývoja modrých polovodičových laserov a ich súčasné aplikácie v oblasti spracovania kovov a predkladá niekoľko myšlienok o budúcom smerovaní vývoja. vysokovýkonné modré lasery.
Polovodičový laser je druh elektro-optického konverzného zariadenia, ktoré za posledných 50 rokov dosiahlo rýchly vývoj a plodné výsledky a má široké uplatnenie a uplatnenie vo vedeckom výskume a inžinierskych technológiách. Využíva polovodičový materiál ako médium zisku, prostredníctvom princípu elektrónov pri prechode medzi energetickými hladinami svetla, využitím rezonančnej dutiny zloženej z polovodičových kryštálov a paralelných zrkadiel, pod elektrickým vstrekovaním na dosiahnutie oscilácie svetla, spätnej väzby, a nakoniec produkovať zosilnenie svetelného žiarenia, aby sa dosiahol laserový výstup.
Ako nový smer v oblasti polovodičových laserov sa modrý laser v posledných rokoch rýchlo vyvinul v mnohých aplikáciách. Spomedzi nich, vďaka jedinečným výhodám 450nm krátkovlnného segmentu v porovnaní s lasermi s blízkou infračervenou vlnovou dĺžkou, sa miera absorpcie neželezných materiálov (najmä medi a zlata) niekoľkonásobne až desaťnásobne zvýšila. Vysokovýkonný zdroj modrého svetla poskytuje novú technológiu pre vysokokvalitné laserové spracovanie neželezných kovových materiálov, ako je meď a zlato, a tiež umožňuje, aby sa táto technológia široko používala v národnom hospodárstve a v oblastiach vojenskej obrany, ako je spracovanie materiálov, spotrebnej elektroniky, automobilov a novej energie a má široké trhové vyhliadky a stala sa dominantou medzinárodnej konkurencie v oblasti laserov. Množstvo domácich výskumných jednotiek a podnikov pracuje na výkonových GaN polovodičových laserových čipoch s modrým lúčom.
Zváracie vlastnosti modrého lasera pre neželezné polia
Technológia zvárania medeným laserom najlepšie odráža výhody modrého lasera v oblasti zvárania. Pretože miera absorpcie medi do blízkeho infračerveného lasera je veľmi nízka, miera absorpcie značne kolíše a samotná meď má dobrú tepelnú vodivosť, ľahko sa prejaví slabá tvorba zvaru, ľahká deformácia, horúce trhliny, rozstrek, pórovitosť a iné chyby zvárania pri zváraní laserom. Prelom v technológii laserového zvárania červenej medi bol dosiahnutý využitím vysokej miery absorpcie červenej medi na modrý laser. V procese zvárania môže byť energia rýchlo premenená na tepelnú energiu, čo vedie k roztaveniu medeného povrchu a vytvoreniu roztaveného kúpeľa a potom sa teplo prenáša do vnútra obrobku vedením tepla tak, aby dosiahnuť zvárací efekt bez rozstrekovania a pórovitosti.
Modrý laserový zvárací systém využíva ako zdroj svetla Kaplinov modrý laser vybavený kolimovanou zaostrovacou zváracou hlavou, vláknovo-modrou kompozitnou zváracou hlavou a stolom, ktoré dokážu realizovať rôzne kontinuálne a pulzné metódy zvárania. Systém funguje dobre pri zváraní na tupo a na tupo, najmä pri zváraní vysoko reflexných materiálov, ako je meď, zlato, nehrdzavejúca oceľ a zliatiny.
Použitie plynu He (alebo Ar) ako ochrannej atmosféry v procese zvárania overuje proces zvárania pri rôznych prietokoch, rýchlostiach zvárania, výkone a rozostrení. Modrý laser dokáže nielen zvárať viacvrstvové medené fólie s hrúbkou 20μm, ale tiež dosiahnuť 0,3mm, 0,6mm a iné rôzne hrúbky medeného zvárania na tupo. Počas procesu zvárania je povrch zvaru stabilný, bez rozstrekovania a povrch je hladký; Pod mikroskopom 40X sa vo zvare nenašli žiadne póry. Okrem laminovanej medi a zvárania na tupo má modrý laser v novej vlásenke s energetickou elektródou, elektronickému čipu s berýliovým bronzom, vynikajúci zvárací výkon. Vzhľadom na to, že modré svetlo nemôže dosiahnuť hlboké penetračné zváranie a svetelný bod je veľký, skúmame zloženú aplikáciu modrého svetla a červeného svetla. Červené svetlo môže dosiahnuť malý priemer jadra a vysoký výkon na zlepšenie hĺbky prieniku, zatiaľ čo modré svetlo využíva vysokú mieru absorpcie medi na rýchle roztavenie materiálu a zároveň zvyšuje rýchlosť absorpcie červeného svetla. Okrem toho veľký bod modrého svetla môže tiež rozšíriť roztavenú nádrž a oddialiť tuhnutie roztavenej nádrže, čím sa do určitej miery dosiahne nízky rozstrek, nízka pórovitosť a vysoká kvalita zvárania.
Modrý laser má tiež určité výhody pri zváraní nehrdzavejúcej ocele. Vďaka vysokej miere absorpcie modrého svetla v nehrdzavejúcej oceli môže modrý laser efektívne premieňať energiu na teplo, rýchlo roztaviť povrch nehrdzavejúcej ocele a dosiahnuť vysokokvalitné zváranie. Modrý laser má zároveň vyššiu hustotu energie a menšiu tepelne ovplyvnenú zónu, čo pomáha znižovať tepelnú deformáciu a oxidáciu oblasti zvárania, čím zlepšuje kvalitu zvárania.
Na zváranie hliníkových a medeno-hliníkových kompozitných materiálov má istú použiteľnosť aj modrý laser. Hliníkové materiály majú relatívne nízku mieru absorpcie modrého svetla, ale so správnou hustotou výkonu a tvarom bodu môže modrý laser dosiahnuť aj efektívne zváranie hliníkových materiálov. Okrem toho možno kombináciu modrého a červeného svetelného lasera považovať za kompozitnú aplikáciu na zlepšenie zváracieho efektu na hliníkových materiáloch, aby sa prekonalo obmedzenie nízkej absorpcie modrého svetla hliníkovými materiálmi [3]. Vzhľadom na materiálové charakteristiky a charakteristiky lasera je možné navrhnúť schému modrého lasera vhodnú na zváranie hliníka tak, aby vyhovovala potrebám rôznych aplikačných scenárov.
Okrem toho modré svetlo tiež poskytuje novú možnosť pre zváranie medeno-hliníkových kompozitov v dôsledku vysokej teploty infračerveného laserového zvárania, čo vedie k veľkému množstvu krehkých intermetalických zlúčenín pri použití medeno-hliníkového kompozitu, kompozitnej aplikácii modrého svetla a červeného svetla laser môže tiež zohrávať úlohu pri zváraní medeno-hliníkových kompozitných materiálov na zlepšenie kvality a účinnosti zvárania.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. je high-tech podnik špecializujúci sa na výskum a vývoj, výrobu a predaj automatického laserového plátovacieho stroja, vysokorýchlostného laserového plátovacieho stroja, laserového kaliaceho stroja, laserového zváracieho stroja a laserového 3D tlačového zariadenia. Naše produkty sú nákladovo efektívne a predávajú sa doma iv zahraničí. Ak máte záujem o naše produkty, kontaktujte nás na adrese bob@gshenglaser.com.