La fuente de luz láser de fibra óptica es un arma para la fabricación de gama alta y la transformación y modernización de la industria.

En los últimos años, la Potencia de la fuente láser ha aumentado considerablemente.La Potencia de salida de la fuente láser de fibra continua es de 100 kW, la Potencia de salida del láser de fibra pulsada es de 2 kW, la Potencia de salida del láser industrial picosecond es de cientos de vatios, la Potencia de salida del láser Femtosegundo es de decenas de vatios.Las aplicaciones industriales de todo tipo de fuentes láser se están expandiendo.Al mismo tiempo, el precio de la fuente láser ha disminuido considerablemente, lo que hace que el láser se convierta cada vez más en una herramienta nueva y aceptable en la industria. Como método de procesamiento tradicional, el marcado, la profundidad y el Corte han sido completamente maduros, la soldadura láser se está desarrollando rápidamente, y la limpieza láser muestra un mercado muy amplio.El láser de pulso ultracorto ha entrado en el campo industrial.Este artículo describe varias aplicaciones representativas.

Soldadura láser

En el campo de la conexión de materiales, la soldadura láser de alta potencia se desarrolla rápidamente, especialmente en la fabricación de automóviles tradicionales y la fabricación de automóviles de nueva energía, la soldadura láser ha sido muy madura.En el futuro, la demanda de vuelos espaciales, construcción naval, petroquímica y otras esferas aumentará gradualmente, promoviendo la modernización tecnológica de las industrias conexas.

01 fabricación tradicional de automóviles

En la actualidad, la mayor parte de la industria de soldadura láser es la fabricación de automóviles, que no cambiará en los próximos años, el mercado seguirá manteniendo una gran demanda.La tecnología de soldadura láser incluye la soldadura láser de autofusión, la soldadura láser de relleno de alambre, la soldadura láser de relleno de alambre, la soldadura láser de barrido remoto, la soldadura láser de oscilación, etc. a través de estas tecnologías de soldadura láser, la precisión, rigidez e integración de la carrocería del vehículo se pueden Mejorar, y el peso ligero, el ahorro de energía y la alta eficiencia se pueden realizar.Lograr la protección del medio ambiente y la seguridad de los vehículos.Las líneas de producción automatizadas se utilizan comúnmente en la fabricación de automóviles modernos.No importa qué enlace se detenga, causará grandes pérdidas.Esto también plantea requisitos muy altos para la estabilidad y fiabilidad de los equipos de producción.

Como unidad central de los equipos de soldadura láser, el láser debe tener alta potencia de salida, alta estabilidad, multicanal, Anti - alta reflexión o anti - alta reflexión, etc. el láser raycus ha hecho un gran trabajo en este aspecto y ha producido equipos de soldadura estables y fiables.

02 fabricación de automóviles de nueva energía

Con el rápido desarrollo de la industria automotriz de nueva energía, las ventas mundiales y nacionales están aumentando constantemente, y la demanda de componentes básicos como baterías de energía y motores de accionamiento está aumentando día a día.

La soldadura láser es muy necesaria para la fabricación de baterías de energía y motores de accionamiento.Los principales materiales de la batería de potencia son aleación de aluminio y cobre, como la batería prismática, la batería cilíndrica, la batería de embalaje suave y la batería de la hoja. El motor de horquilla es la tendencia de desarrollo del motor de accionamiento.El devanado y el puente del motor están hechos de cobre.La soldadura de estos dos "materiales altamente reflectantes" ha sido un problem a.Incluso con la soldadura láser, todavía existen puntos dolorosos como la formación de soldadura, la eficiencia de la soldadura y las salpicaduras de soldadura.

Con el fin de resolver estos problemas, se han realizado muchas investigaciones, como la exploración del proceso de soldadura y el diseño de la cabeza de soldadura, etc. mediante el ajuste del proceso de soldadura y la selección de diferentes puntos focales, la formación de soldadura se puede mejorar y la formación de soldadura se puede mejorar en cierta medida.Eficiencia de la soldadura: mediante el diseño de una variedad de juntas de soldadura únicas, como la Junta de soldadura oscilante y la cabeza de soldadura híbrida láser de doble longitud de onda, la formación de la soldadura y las salpicaduras de soldadura se pueden mejorar en gran medida, y la eficiencia de la soldadura se puede mejorar en gran medida.Sin embargo, con el rápido aumento de la demanda, la eficiencia de la soldadura sigue siendo insatisfactoria.Las principales compañías de fuentes láser han introducido láseres sintonizables de haz a través de mejoras tecnológicas en láseres.El láser tiene dos salidas de haz láser Coaxial, la relación de energía de los dos haces láser se puede ajustar arbitrariamente, y se puede obtener un efecto de soldadura de alta eficiencia y sin salpicaduras en la soldadura de aleación de aluminio y cobre, que satisface plenamente las necesidades de la nueva industria automotriz de energía.En los próximos años, se convertirá en el principal láser de la industria.

03 campo de soldadura de placas

La soldadura de placas medianas y gruesas es un avance importante en la soldadura láser en el futuro.En la industria aeroespacial, petroquímica, construcción naval, equipo de energía nuclear, transporte ferroviario y otras industrias, la demanda de soldadura de placas medianas y pesadas es enorme, en los últimos años por la limitación de la Potencia láser, la aplicación de soldadura láser en estas industrias es muy lenta.En los últimos dos años, la demanda de modernización industrial y de fabricación de China se ha vuelto cada vez más urgente.La mejora de la calidad y la eficiencia es un requisito común en todos los ámbitos de la vida.La soldadura láser - arco es considerada como una de las tecnologías más prometedoras para la soldadura de placas.

La soldadura híbrida de arco láser tiene las ventajas de alta velocidad de soldadura, gran espesor de penetración, baja entrada de calor y buena calidad de soldadura.A través de los esfuerzos de muchos investigadores y profesionales relacionados, la tecnología de soldadura láser - arco es cada vez más perfecta, y ha entrado en la fabricación de automóviles, la construcción naval, la fabricación de equipos aeroespaciales, tuberías petroquímicas, transporte ferroviario y otras aplicaciones de ingeniería.Al mismo tiempo, la fuente láser doméstica de ultra alta potencia de 20 kW ha sido madura y aplicada al Corte láser.Con el aumento del nivel de localización del láser y la drástica disminución del precio, la soldadura láser ya ha poseído las condiciones básicas necesarias en el campo de la soldadura de placas medianas y gruesas, y se convertirá en un punto caliente en el futuro.

Limpieza láser

La limpieza láser es una nueva tecnología de limpieza verde desarrollada sobre la base de la interacción láser - material.Tiene las ventajas de la protección del medio ambiente, la no contaminación, la alta eficiencia, la amplia gama de aplicaciones y el alto grado de integración.En un entorno mundial en el que se promueve el concepto de "neutralidad del carbono", la limpieza por láser sustituirá gradualmente a los métodos tradicionales de limpieza.

De acuerdo con el tipo de fuente láser utilizada en la limpieza láser, la limpieza láser se puede dividir en limpieza láser de pulso, limpieza láser continua y limpieza compuesta de pulso continuo.En la actualidad, la limpieza láser pulsada es la más ampliamente estudiada y aplicada, pero debido a la limitación de potencia, la eficiencia de limpieza no es suficiente para algunas piezas de gran tamaño y piezas de gran espesor de recubrimiento.Al mismo tiempo, la Potencia láser continua comúnmente utilizada en la industria ha alcanzado los 30 kW, por lo que el láser raycus trata de utilizar láser continuo de alta potencia para la limpieza láser, y ha desarrollado la tecnología y el equipo de limpieza.

La investigación muestra que la limpieza láser continua puede limpiar eficazmente la capa de pintura y la capa de óxido metálico en la superficie metálica.En comparación con la limpieza láser pulsada, la eficiencia de la limpieza se mejora en gran medida.Sin embargo, con el aumento de la Potencia láser, el proceso de limpieza está acompañado de un mayor impacto térmico.La oxidación severa ocurrirá en la superficie del sustrato metálico.Dado que la velocidad del galvanómetro se ha ajustado al máximo, si la velocidad de limpieza sigue aumentando, se producirán rayas láser y residuos de limpieza.

En la actualidad, la velocidad del galvanómetro de alta potencia con tecnología madura en el país y en el extranjero no excederá de 10.000 mm / S.Este es un factor importante que restringe el desarrollo de la limpieza láser continua de alta potencia, y también es un problem a que debe resolverse en la futura iteración de la tecnología de equipos auxiliares.En resumen, la limpieza láser continua de alta potencia es una tecnología láser muy prometedora, especialmente en la producción de automóviles, el mantenimiento de juegos de ruedas ferroviarias de alta velocidad, la construcción naval, los equipos marinos y otros campos.

Tecnología láser de pulso ultracorto y su aplicación

En la industria, los láseres con una anchura de pulso inferior a 1 ns se denominan generalmente láseres de pulso ultracorto.Debido a que el pulso es corto, la Potencia máxima es alta, el tiempo de acción al material es corto, el efecto térmico en el proceso de mecanizado es muy pequeño, por lo que se llama "mecanizado en frío".Sobre la base de esta característica, el láser de pulso ultracorto tiene ventajas obvias en el procesamiento de materiales duros y quebradizos, materiales ultrafinos y materiales flexibles.

01 Corte de materiales transparentes por láser de pulso ultracorto

La tecnología de aplicación de la fuente láser de pulso ultracorto en el corte de vidrio, zafiro y otros materiales transparentes ha sido muy madura, y el mercado de aplicación se está expandiendo rápidamente.El láser se ajusta a un haz de Bessel para que su profundidad focal sea mayor que el espesor del material, y se produce una región modificada en la posición de procesamiento láser.A continuación, bajo la acción de la fuerza externa, el material se agrieta a lo largo de la trayectoria de mecanizado y el Corte se completa.No hay grietas en la superficie del vidrio cortado por láser de pulso ultracorto, el chip se controla dentro de 10 μm y la sección transversal es uniforme.En la actualidad, el mercado maduro se centra principalmente en el corte de sustratos de zafiro, el corte de cubiertas de vidrio electrónico de consumo 3C y el corte de paneles de visualización en la industria de semiconductores.Con la mejora de la capacidad de corte de vidrio grueso, el corte láser de pulso ultracorto de vidrio de automoción y vidrio de construcción se está realizando gradualmente en el corte tradicional de vidrio.

02 materiales transparentes de soldadura láser de pulso ultracorto

La capacidad de la fuente láser de pulso ultracorto para procesar materiales duros y quebradizos no sólo se refleja en el corte o perforación, sino también en la soldadura de materiales duros y quebradizos transparentes.La figura 9 muestra un ejemplo de vidrio soldado por láser de pulso ultracorto.La figura izquierda muestra la apariencia de la soldadura, la figura derecha muestra la muestra de soldadura después de la prueba de resistencia.La figura 10 muestra la soldadura bajo el microscopio a la izquierda y la sección transversal de la soldadura observada bajo el microscopio a la derecha.Se puede ver que la soldadura láser de pulso ultracorto para materiales transparentes duros y quebradizos no requiere soldadura intermedia, no traerá otros esfuerzos al material.Alta resistencia a la soldadura y buena estanqueidad.Para el embalaje de componentes electrónicos de microondas y chips biomédicos.Esta aplicación tiene un gran potencial.

Procesamiento láser de pulso ultracorto de película fina flexible

Es uno de los mercados maduros de aplicación láser de pulso ultracorto para fabricar película de recubrimiento Pi en placa de circuito flexible con fuente láser de pulso ultracorto.El láser de pulso ultracorto procesa la película recubierta de Pi, la precisión de Corte es alta, el material no se deforma, puede mejorar en gran medida la calidad del producto, reducir el costo de producción.La ventaja del procesamiento láser de pulso ultracorto sigue siendo obvia para los materiales flexibles de película delgada con estructura compuesta multicapa.Como se muestra en la figura 11, el efecto térmico es pequeño, la interfaz de Corte es clara y no es fácil generar cortocircuitos y otros defectos.Con la popularización de la pantalla plegable y el desarrollo de la tecnología de visualización portátil, la demanda de materiales flexibles de película fina procesados por láser de pulso ultracorto también aumentará significativamente.

Aplicación del modulador de luz espacial en láseres de pulso ultracorto

Aunque la fuente láser de pulso ultracorto tiene una alta precisión de mecanizado y una buena calidad de mecanizado, la Potencia del láser de pulso ultracorto no es alta y la eficiencia de mecanizado es baja en algunas aplicaciones.Con el desarrollo de la tecnología láser de pulso ultracorto y el aumento de la Potencia láser de pulso ultracorto, la tecnología de procesamiento paralelo ha atraído mucha atención.El procesamiento paralelo significa que un haz de luz se divide en varios haces de luz y se procesa simultáneamente.Hay muchas rutas técnicas para realizar el procesamiento paralelo, la más común es la tecnología de elementos ópticos difractivos o moduladores de luz espacial.El Diagram a izquierdo de la figura 12 es un Diagram a esquemático de un sistema de procesamiento láser que utiliza un modulador de luz espacial, y el Diagram a derecho es un Diagram a esquemático del principio de rejilla Darman [5].La figura 13 es un código bidimensional formado por el procesamiento paralelo de un láser de pulso ultracorto sin necesidad de un escaneo galvanómetro.La tecnología paralela puede duplicar la eficiencia del procesamiento láser de pulso ultracorto, y se espera que la tecnología de procesamiento láser de pulso ultracorto se aplique en más campos.

Mirar hacia el futuro

La tecnología láser tiene amplias perspectivas de aplicación, especialmente la aplicación de la tecnología de procesamiento láser en la industria, que es beneficiosa para la mejora de la cadena industrial y el desarrollo de la fabricación inteligente.En este proceso, cabe señalar varias direcciones:

Localización completa del láser y del equipo aguas arriba.Los fabricantes nacionales de láseres, encabezados por raycus laser, están logrando este objetivo;

Investigación y desarrollo de productos láser de alta gama;

Popularización de la tecnología de aplicación láser y popularización del procesamiento láser en la industria;

Localización de productos de apoyo, incluyendo cabeza de mecanizado, sistema CNC, robot, etc.