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半導(dǎo)體激光器

激光熔覆設(shè)備暨光纖輸出半導(dǎo)體激光的優(yōu)勢

星之球激光 來源:OFweek激光網(wǎng)2015-11-05 我要評論(0 )   

 激光熔覆包括兩部分:一,針對各種磨損,腐蝕,鉻痕,劃痕,拉傷等金屬缺陷的再制造修復(fù);二,對需要提高硬度,耐磨度,防腐,耐高溫,無磁等要求的配件進行表面改性...

  激光熔覆包括兩部分:一,針對各種磨損,腐蝕,鉻痕,劃痕,拉傷等金屬缺陷的再制造修復(fù);二,對需要提高硬度,耐磨度,防腐,耐高溫,無磁等要求的配件進行表面改性。
  購買激光熔覆設(shè)備的客戶都需要購買一臺能同時完成上述兩種功能的設(shè)備。激光熔覆過程中的主要技術(shù)參數(shù)有三個:較高的表面功率密度,以便能將各種熔覆材料(包括含陶瓷、碳化鎢等難熔材料)與基體形成熔池達到冶金結(jié)合;大光斑快速熔覆,滿足各種大件,大面積缺陷修復(fù)或表面改性熔覆的要求;小光斑熔覆,滿足各種高精密配件,薄壁配件,易受熱變形配件的熔覆要求。目前應(yīng)用在激光熔覆市場的設(shè)備有三種,即二氧化碳激光,半導(dǎo)體激光,YAG激光。
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激光熔覆圖片
  二氧化碳激光因其波長10.64μm,是半導(dǎo)體激光、YAG激光波長的10倍,相同輸出功率的設(shè)備,二氧化碳激光在熔覆時的表面功率密度是半導(dǎo)體激光和YAG激光的三分之一,而熱影響區(qū)是半導(dǎo)體激光和YAG激光的三倍。為增加表面功率密度必須增加設(shè)備的輸出功率,因此市場應(yīng)用在熔覆市場的二氧化碳激光輸出功率都很大。一方面增加了設(shè)備的采購成本,另一方面,二氧化碳激光設(shè)備體積龐大,不適于現(xiàn)場修復(fù)和與各種熔覆工裝配合使用。二氧化碳激光運行成本,維修成本高,更換易損配件頻率高且價格昂貴。特別是二氧化碳激光熱影響區(qū)極高,被熔覆配件受熱變形率高,需要在熔覆過程中、熔覆后對熔覆配件進行復(fù)雜的保溫處理。所以,二氧化碳激光不是激光金屬熔覆工藝的最佳選擇。
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光纖激光器原理圖
  YAG激光是脈沖輸出方式,熔覆時被熔覆基體熱影響極低,可以修復(fù)薄壁件、小件、高精度極易變形配件。YAG激光結(jié)構(gòu)簡單,易于修復(fù),配件價格低,是修復(fù)行業(yè)初期創(chuàng)業(yè)者,熔覆量不是很大單位的首選設(shè)備。YAG激光的缺點是電光轉(zhuǎn)換率低,只有5%,因發(fā)光原理的限制不能生產(chǎn)1000W以上大功率激光設(shè)備,所以,YAG激光輸出功率小,熔覆效率低,不適于進行大配件,大面積熔覆。目前市場上應(yīng)用的直接輸出半導(dǎo)體激光,輸出功率在2000W-6000W之間,半導(dǎo)體激光體積小,重量輕,電光轉(zhuǎn)換了達到50%,輸出激光波長808nm,976nm,1064nm等,解決了二氧化碳激光體積大、笨重、輸出激光波長長等缺點。解決了YAG激光不能生產(chǎn)大功率輸出激光的難題。但直接輸出半導(dǎo)體激光有兩個致命弱點:一是因為直接輸出半導(dǎo)體激光的光束整形困難,難于將激光輸出光斑整形到很小,所以直接輸出半導(dǎo)體激光不能進行薄壁件、小件、高精度易變形件的熔覆;二是直接輸出半導(dǎo)體激光激光器直接面對被熔覆基體,基體的熔池?zé)彷椛鋵す馄靼l(fā)光bar條損傷極大,雖然國內(nèi)某些公司聲稱能用光返技術(shù)解決熔池對激光器的熱輻射問題,但經(jīng)過市場檢驗,防返技術(shù)并不成熟,出現(xiàn)大規(guī)模的退設(shè)備現(xiàn)象。國際上最好的激光器是光纖半導(dǎo)體激光,但價格昂貴,光纖半導(dǎo)體激光的高質(zhì)量光束,對熔覆工藝是一種浪費。因為,熔覆工藝不需要1mm米以下的極小光斑。光線半導(dǎo)體激光易損件昂貴,售后時間長,不能滿足熔覆工藝的連續(xù)性。因為,維修的特點是大部分被修復(fù)配件都是企業(yè)停產(chǎn)等待修復(fù),因激光設(shè)備耽擱配件修復(fù)周期,會給停產(chǎn)企業(yè)造成巨大損失。
  能完好解決二氧化碳激光、YAG激光、直接輸出半導(dǎo)體激光存在的各種熔覆功能不足的方法就是選用光纖輸出半導(dǎo)體激光器。光纖輸出半導(dǎo)體激光器的優(yōu)勢:一,半導(dǎo)體激光光束經(jīng)光纖傳導(dǎo)輸出,能完成小光斑聚焦輸出,進而完成薄壁件,小件,高精度易變形配件的熔覆;二,半導(dǎo)體激光光束經(jīng)光纖傳到輸出,光斑功率密度分布均勻,激光熔覆熔池?zé)o夾渣,噴濺低,熔覆層細膩,無氣眼;三,光纖輸出半導(dǎo)體激光光纖傳播距離長,光纖頭體積小,重量輕易與各種熔覆工裝、機械手配合使用;四,半導(dǎo)體激光經(jīng)光纖傳導(dǎo)輸出,解決了直接輸出半導(dǎo)體激光熔池光輻射對激光器造成損害的難題;五,光纖輸出半導(dǎo)體激光體積小,重量輕,操作簡單,免維護,價格與直接輸出半導(dǎo)體激光價格相當。目前,能提供光纖輸出半導(dǎo)體激光器的有德國DILAS,Laserline,國內(nèi)有河北瑞馳激光。
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