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軌道交通新聞

使用長(zhǎng)脈沖光纖激光器進(jìn)行點(diǎn)焊

星之球科技 來源:IPG光纖激光器2015-07-13 我要評(píng)論(0 )   

介紹多年前,采用閃光燈泵浦全固態(tài)激光器就已實(shí)現(xiàn)了低熱量輸入點(diǎn)焊,而這種點(diǎn)焊技術(shù)現(xiàn)在可以采用零維護(hù)成本的光纖激光器得以實(shí)現(xiàn)

     多年前,采用閃光燈泵浦全固態(tài)激光器就已實(shí)現(xiàn)了低熱量輸入點(diǎn)焊,而這種點(diǎn)焊技術(shù)現(xiàn)在可以采用零維護(hù)成本的光纖激光器得以實(shí)現(xiàn)。這些新型光纖激光器與YAG激光器具有相同的脈沖寬度、脈沖能量和相似的峰值功率。
                                                                       
    光纖激光器市場(chǎng)份額的快速增長(zhǎng),表明它們帶來的好處已被意識(shí)到。但直到最近,也只有連續(xù)波(CW)或CW調(diào)諧激光器可進(jìn)行焊接。盡管脈沖激光焊接可以通過調(diào)制連續(xù)光纖激光束來得以實(shí)現(xiàn),然而其平均功率取代峰值功率,需要一個(gè)更昂貴的較高的平均功率激光器來取得必要的多焦耳脈沖?,F(xiàn)在IPG開發(fā)了一種新型的光纖激光器,參考了使用最廣泛的閃光燈泵浦激光器的脈沖參數(shù),包括脈沖寬度、脈沖能量、峰值功率和脈沖重復(fù)率。
 
    在平均功率150 W,峰值功率1500 W的水平,這些風(fēng)冷110 V的激光器采用19英寸機(jī)架安裝成4U厚的設(shè)備,光電轉(zhuǎn)換效率是傳統(tǒng)YAG激光器的10倍,而且整個(gè)激光器只占一個(gè)YAG激光源機(jī)箱的一小部分空間。閃光燈、水冷式諧振器和自由空間光學(xué),從二極管泵浦到光束輸出,都被一個(gè)完全密封的連續(xù)光纖系統(tǒng)替代。泵浦源有著壽命長(zhǎng)、零維護(hù)成本的特點(diǎn),是單個(gè)直接二極管發(fā)射器設(shè)備。泵浦源和諧振器所在的良性的熱環(huán)境直接影響到特定脈沖之間的穩(wěn)定性,而這些將又在產(chǎn)生焊接的一致性和質(zhì)量上直接反映出來。YLR-150/1500-QCW-AC激光器, 在平均功率150 W脈沖模式和平均功率250 W連續(xù)波(CW)模式下,產(chǎn)生的脈沖可達(dá)15 J,然而大多數(shù)微焊接應(yīng)用所要求的則是<5 J。
 
     光纖激光器,被稱為準(zhǔn)連續(xù)波(QCW)激光器,多年前就能夠產(chǎn)生與Nd:YAG脈沖燈泵浦激光器完全相同類型的焊接。在較高的脈沖能量時(shí),這可能是“釘頭”焊接面,如橫向焊接截面,如圖1所示。但為了產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)的焊縫,這些焊點(diǎn)通過確定的數(shù)量和焊接速度簡(jiǎn)單地重疊起來。如果要求達(dá)到密封焊接,那么一個(gè)焊點(diǎn)的重疊部分要求~65%。圖2顯示的是在鈦設(shè)備上通過重疊焊點(diǎn)取得的對(duì)接焊縫表面。如果要求實(shí)現(xiàn)較淺的半球狀焊接,也就是有限的傳導(dǎo)焊縫,需減少脈沖能量或功率密度。
 
     這種新型的光纖激光器有著許多額外的優(yōu)點(diǎn)。由于光束是在單模光纖中產(chǎn)生,激光束的可聚焦性或亮度都接近于完美的高斯光束形狀。這意味著當(dāng)用相同的光學(xué)元件作為一個(gè)傳統(tǒng)的燈泵浦激光器,可以在工件上面實(shí)現(xiàn)一個(gè)更小的點(diǎn)和更高的功率密度。結(jié)果產(chǎn)生了較小的焊縫。然而,對(duì)于一些焊接應(yīng)用,可能需要更加平頂形的光束,以及提供一個(gè)解決方案-QUICKFIT光纖連接器和一系列可選的光纖直徑。可提供從單模至200 μm多模的一系列光纖直徑,以及一系列準(zhǔn)直透鏡焦距和附帶連接器的光束耦合器,這些幾乎可以取得無(wú)范圍限制的焊點(diǎn)大小。
 
    從粗放金屬學(xué)分析,有證據(jù)表明光纖激光器獨(dú)一無(wú)二的脈沖間的穩(wěn)定性是直接反映在孔隙的缺乏上,因此,焊接質(zhì)量得以實(shí)現(xiàn)。 IPG現(xiàn)在已能夠提供一種完全新型的脈沖光纖激光器——準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器應(yīng)用于激光焊接,比之前使用的傳統(tǒng)閃光燈泵浦Nd:YAG激光器焊接有了極大的改善。
 

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