Fiber laser source é uma "arma" para fabricação e transformação industrial de ponta e modernização

Nos últimos anos, a energia da fonte laser aumentou significativamente.A energia de saída da fonte de laser de fibra contínua atingiu 100 KW, lasers de fibra pulsada atingiram 2KW, lasers picosecond para aplicações industriais podem atingir centenas de watts, e lasers femtosecond atingiram dezenas de watts.As aplicações industriais de vários tipos de fontes laser estão continuamente se expandindo.Ao mesmo tempo, o preço da fonte laser baixou significativamente, tornando os lasers cada vez mais uma ferramenta nova e aceitável na indústria, como método de processamento convencional: marcação, gravação profunda e corte são totalmente maduros, soldadura a laser está se desenvolvendo em alta velocidade, e limpeza a laser está mostrando um mercado muito amplo,Lasers de pulso ultracurto entraram no campo industrial.Este artigo descreve separadamente várias aplicações representativas.

Soldagem a laser

No campo da conexão material, a soldadura a laser de alta potência desenvolveu-se rapidamente, especialmente na fabricação tradicional de automóveis e nova fabricação de automóveis de energia, onde a soldadura a laser se tornou muito madura.No futuro, a procura na indústria aeroespacial, na indústria da construção naval, na indústria petroquímica e noutros domínios aumentará gradualmente para promover a modernização tecnológica das indústrias conexas.

01 Construção tradicional de automóveis

Actualmente, a indústria com a maior parte da soldadura a laser está na indústria automóvel, e esta situação não vai mudar nos próximos anos, e o mercado vai continuar a manter uma enorme procura.A tecnologia de solda a laser inclui soldadura a laser de auto-fusão, soldadura a fio de enchimento a laser, travagem a fio de enchimento a laser, soldadura a laser, etc. Através destas tecnologias de solda a laser, a precisão, rigidez e integração do corpo do carro pode ser melhorada, e o peso leve, poupança de energia,protecção ambiental e segurança do veículo pode ser realizada.Fabricação de automóveis modernos geralmente adota linhas de produção automatizadas.Não importa qual ligação tenha um acidente de paragem, causará grandes perdas.Isto também apresenta requisitos extremamente elevados para a estabilidade e fiabilidade do equipamento em cada ligação de produção.

Como a unidade central do equipamento de solda a laser, os lasers precisam de ter alta potência de saída, alta estabilidade, multi-canal, anti-reflexo ou capacidade de reflexão anti-alta, etc. Raycus Laser tem feito muito trabalho nesta área e produziu equipamento de solda estável e confiável.

02 Nova Produção Automóvel de Energia

A nova indústria de automóveis de energia está a desenvolver-se rapidamente, com crescimento constante nas vendas globais e nacionais, e a procura dos seus componentes principais, tais como baterias de energia e motores de motor, também está a aumentar dia a dia.

Tanto o fabrico de baterias de energia como de motores de tracção têm uma grande procura de soldadura a laser.Os principais materiais de baterias de energia, tais como baterias prismáticas, baterias cilíndricas, baterias moles e baterias de lâmina são ligas de alumínio e cobre, e motores Hair-Pin são a tendência de desenvolvimento futuro dos motores de condução.Os ventos e pontes deste motor são todos materiais de cobre.O bem-estar destes dois "materiais de reflexão elevada" sempre foi um problem a.Mesmo com soldadura a laser, ainda há pontos de dor como formação de solda, eficiência de solda e salpicos de solda.

Para resolver estes problemas, as pessoas realizaram muita pesquisa, incluindo a exploração do processo de solda, o projeto da cabeça de solda, etc. Ao ajustar o processo de solda e escolher diferentes pontos de foco, a formação de soldadura pode ser melhorada, o que pode ser melhorado em certa medida.Eficiência de solda: Ao projetar uma variedade de cabeças de solda únicas, tais como cabeças de solda swing, cabeças de solda híbridas de laser de comprimento duplo de onda, etc., formação de costuras de solda e salpicos de solda pode ser muito melhorada, e eficiência de soldadura pode ser melhorada em maior extensão.No entanto, com o rápido aumento da procura, a eficiência da soldadura ainda não pode satisfazer os requisitos.As grandes empresas de fontes laser introduziram lasers atuáveis de feixes através de atualizações tecnológicas a lasers.Este laser tem dois feixes de laser coaxiais de saída, a proporção de energia dos dois pode ser ajustada arbitrariamente, e pode obter um efeito de solda eficiente e sem salpicos quando soldar liga de alumínio e cobre, que atende plenamente as necessidades atuais da nova indústria de automóveis de energia.Nos próximos anos, será o laser mais popular da indústria.

03 Campo de solda das chapas médias e pesadas

A soldadura média e pesada de placas é um grande avanço na soldadura a laser no futuro.No sector aeroespacial, petroquímico, da construção naval, do equipamento de energia nuclear, do trânsito ferroviário e de outras indústrias, existe uma enorme procura de soldadura a médio e grosso das placas, que foi limitada pelo poder dos lasers nos últimos anos, a promoção das aplicações de soldadura a laser nestas indústrias é muito lenta.Nos últimos dois anos, a procura de melhoramentos industriais e de modernização da indústria chinesa tornou-se cada vez mais urgente.A melhoria da qualidade e eficiência é a demanda comum de todos os estilos de vida.A soldadura híbrida de arco laser é considerada uma das tecnologias mais promissoras para soldar placas médias e pesadas.

A soldadura híbrida de arco laser tem maior velocidade de solda, maior espessura de penetração, menor entrada de calor e melhor qualidade de solda.Após os esforços de muitos pesquisadores e praticantes relacionados, a tecnologia de solda híbrido laser-arc está se tornando cada vez mais perfeita, e entrou em aplicações de engenharia nos campos de fabricação de automóveis, construção naval, fabricação de equipamentos aeroespaciais, gasodutos petroquímicos, e trânsito ferroviário.Ao mesmo tempo, a fonte laser doméstica ultra-alta potência 20 KW foi madura e aplicada ao corte a laser.Com a melhoria contínua da localização dos lasers e a queda acentuada dos preços, a soldadura a laser tem as condições básicas necessárias para o campo da soldadura de placa média e grossa, e vai inevitavelmente tornar-se um ponto de encontro no futuro.

Limpeza a laser

A limpeza a laser é uma tecnologia de limpeza verde emergente desenvolvida com base na interação entre laser e matéria.Tem as vantagens da protecção ambiental, sem poluição, elevada eficiência, ampla gama de aplicações e elevado grau de integração.Num ambiente global em que o conceito de "neutralidade do carbono" é defendido, a limpeza a laser irá substituir gradualmente os métodos tradicionais de limpeza.

De acordo com o tipo de fonte laser usada na limpeza a laser, a limpeza a laser pode ser dividida em limpeza a laser pulsada, limpeza contínua a laser e limpeza compósita de pulso contínuo.Atualmente, a mais amplamente pesquisada e aplicada é a limpeza a laser pulsada, mas devido às limitações de energia, a eficiência de limpeza não é suficiente para algumas peças de trabalho de grande tamanho e grandes espessuras de revestimento.Ao mesmo tempo, a potência dos lasers CW comumente utilizados na indústria atingiu 30 KW, então Raycus Laser tentou usar lasers CW de alta potência para limpeza a laser, e desenvolveu tecnologia de limpeza e equipamento.

Estudos demonstraram que a limpeza contínua a laser pode efetivamente limpar a camada de tinta e a camada de ferrugem de metal na superfície do metal.Em comparação com a limpeza a laser pulsada, a eficiência de limpeza é muito melhorada.No entanto, à medida que a energia a laser aumenta, o processo de limpeza é acompanhado por um maior impacto térmico.Ocorrerá oxidação grave na superfície do substrato de metal.Dado que a velocidade do galvanómetro foi ajustada ao máximo, se continuar a aumentar a velocidade de limpeza, surgirão faixas de laser e resíduos de limpeza.

Actualmente, a velocidade dos galvanómetros de alta potência com tecnologia madura em casa e no estrangeiro não excederá 10000 mm/s.Trata-se de um factor importante que restringe o desenvolvimento de uma limpeza a laser contínua de alta potência, e é também um problema que tem de ser resolvido na futura iteração da tecnologia de apoio.Em suma, limpeza a laser contínua de alta potência é uma tecnologia laser muito promissora, especialmente nos campos de produção de automóveis, manutenção de carrinhos de alta velocidade, construção de navios, equipamento marinho e outros campos.

Tecnologia e aplicação laser de pulso ultracurto

Na indústria, lasers com larguras de pulso menos de 1 ns são geralmente chamados lasers de pulso ultracurto.Devido ao curto pulso, alta potência de pico, e curto tempo sobre o material, o efeito térmico durante o processamento é muito pequeno, por is so é chamado de "trabalho frio".Com base nesta característica, lasers de pulso ultracurto têm vantagens óbvias no processamento de materiais duros e frágeis, materiais ultra-finos e materiais flexíveis.

01 Materiais transparentes de corte a laser de pulso ultracurto

A tecnologia de aplicação da fonte laser de pulso ultracurto em vidro de corte, safira e outros materiais transparentes é muito madura, e o mercado de aplicações também está se expandindo rapidamente.Ajuste o laser a um feixe de Bessel para que a sua profundidade focal seja maior do que a espessura do material, e uma área modificada seja produzida na posição processada pelo laser.Em seguida, sob a ação do estresse externo, as rachaduras materiais ao longo da pista de processamento, e o corte é concluído.O vidro de corte a laser de pulso ultra-curto não tem rachaduras na superfície, o chipping é controlado dentro de 10 mil milhões de libras, e a seção transversal é uniforme.Os mercados maduros existentes concentram-se principalmente nos campos de corte do substrato da safira na indústria de semicondutores, na cobertura de vidro electrónico de consumo 3C e no corte do painel de exibição e noutros campos.Com a melhoria da capacidade de corte de vidro espesso, corte a laser de pulso ultra-curto de vidro automotivo e vidro arquitetônico está gradualmente alcançando o corte de vidro tradicional.

02 Materiais transparentes de solda a laser de pulso ultracurto

A capacidade da fonte de laser de pulso ultracurto para processar materiais duros e frágeis não só é incorporada no corte ou perfuração, mas também na solda de materiais duros e frágeis transparentes.Figura 9 mostra uma amostra de vidro de solda laser de pulso ultracurto.A imagem à esquerda é a aparência da soldadura, e a imagem à direita é a amostra de soldadura após o teste de resistência;a imagem esquerda do Fig. 10 é a solda sob o microscópio, e a imagem direita é a seção transversal da solda observada sob o microscópio.Pode-se ver que o laser de pulso ultra-curto soldando a laser de pulso transparente materiais duros e frágeis não requer solda intermediária e não trará outro stress para o material.A força de solda é alta e a selagem é boa.É usado na embalagem de componentes eletrônicos de micro-ondas e chips biomédicos.A aplicação tem grande potencial.

03 Material de filme flexível para processamento a laser de pulso ultracurto

O uso de fonte laser de pulso ultracurto para processar filmes de cobertura IP em placas de circuito flexível é um dos mercados maduros de aplicação laser de pulso ultracurto.Filmes de cobertura de lasers de processamento de pulso ultracurto PI, com alta precisão de corte e sem deformação de materiais, podem melhorar muito a qualidade do produto e reduzir os custos de produção.Para materiais de filmes flexíveis com estruturas compostas de vários níveis, as vantagens do processamento a laser de pulso ultracurto ainda são óbvias.Como mostrado na Figura 11, seu efeito térmico é pequeno, a interface de corte é clara, e não é fácil produzir curto-circuito e outros defeitos.Com a promoção de telas dobráveis e o desenvolvimento de tecnologia de exibição usável, a demanda por processamento a laser de pulso ultracurto de materiais de filmes flexíveis também vai aumentar significativamente.

04 Aplicação do modulador de luz espacial em laser de pulso ultracurto

Embora a fonte de laser de pulso ultracurto tenha alta precisão de processamento e boa qualidade, a potência dos lasers de pulso ultracurto não é elevada no momento, e a eficiência de processamento é baixa em algumas aplicações.Com o desenvolvimento da tecnologia de laser de pulso ultracurto e o aumento da potência laser de pulso ultracurto, a tecnologia de processamento paralelo recebeu muita atenção.Processamento paralelo significa que um feixe de luz é dividido em múltiplos feixes de luz a serem processados ao mesmo tempo.Existem muitas rotas técnicas para realizar o processamento paralelo, e a mais usada é a tecnologia de usar elementos ópticos difractivos ou moduladores de luz espacial.A imagem esquerda do Fig. 12 é um diagram a esquemático de um sistema de processamento a laser usando um modulador de luz espacial, e a imagem direita é um diagrama esquemático de um princípio de grade de Daman [5].Figura 13 é um código bidimensional formado por processamento paralelo de laser de pulso ultracurto sem varredura de galvanómetro.A tecnologia paralela duplicou a eficiência de processamento de lasers de pulso ultracurtos, e espera-se que empurre tecnologia de processamento de laser de pulso ultracurto para mais áreas de aplicação.

Olhe para o futuro.

A tecnologia laser tem amplas perspectivas de aplicação, especialmente a aplicação de tecnologia de processamento a laser no campo industrial, o que é útil para a melhoria da cadeia industrial e o desenvolvimento de produção inteligente.Neste processo, há várias direções dignas de atenção:

1) A localização global dos lasers e dos dispositivos a montante.Os fabricantes domésticos de laser, liderados por Raycus Laser, estão a atingir este objectivo;

2) Investigação e desenvolvimento de produtos laser de alta qualidade;

(3) A promoção da tecnologia de aplicação a laser e a popularização da transformação a laser no domínio industrial;

(4) Localização de produtos de apoio, incluindo cabeças de processamento, sistemas de controlo numérico, robôs, etc.