激光回返光

来源:荣格国际工业激光商情

发布时间:2019年4月8日下午 06:04:51

光纤激光器如何帮助终端用户处理高反金属

集性能、可靠性与成本优势等特点于一身,高功率 光纤激光器如今已彻底颠覆工业材料加工市场。 如在金属板材切割领域,光纤激光器就提供了最 快的切割速度与厚板处理的综合能力(切割厚度可超过 1 英寸)。

低功耗与高可靠性是光纤激光器在各个零部件都能获得 成本节省的关键,这也解释了为何在过去的几十年里光纤激 光器能够成为激光市场发展最为迅猛的领域。这样的趋势在 未来仍将延续,光纤激光器将继续在现有的焊接和切割应用 中取代传统激光器与非激光技术,并且将不断创造出新的应用领域。

随着光纤激光器市场份额的增加,终端用户早已发现传 统激光器的短板,其中就包括背反激光的敏感性。背反激光 会引起加工的频繁中断,阻碍某些金属的加工,并且导致激 光器的失稳或损坏。同时,终端用户也把传统光纤激光器的 维护限制视作另一大缺点,某些激光器一旦开始维护将会产 生过长的停机时间和高昂的维护成本。

然而,新一代的光纤激光器已经凭借其高性能的内部元 器件与新型的结构设计突破局限,成功实现了不间断地加工 高反射金属并且使设备的无故障运行时间最大化。

恩耐的“硬件级隔离设计”能够有效地 将回返功率转变为热能,令回返激光不 会损伤任何元器件或引发激光器的不 稳定。

抗背反射光

为了解决回返激光这一难题,恩耐光纤激光器配备了强劲的基于硬件设计的回返激光隔离器,从而保护激光器免受 由工件与其他元器件回返激光所带来的损伤。这项技术的发明不仅令激光器本身得到了很好的保护,同时也实现了激光器的不间断连续工作。

另一方面,传统光纤激光器通常采用“软件隔离”,即在检测到回返激光时即刻关闭激光器。软件隔离固然能够保护激光器免受伤害,却也阻碍了许多材料的加工效率。

此外,传统激光器可能因为回返激光发生失稳。尽管在失稳的情况下激光器不会关闭,但是却导致了激光器的不稳定。相较而言,恩耐的“硬件级隔离设计”能够有效地将回返功率转变为热能,令回返激光不会损伤任何元器件或引发激光器的不稳定。恩耐所有的激光器产品都经过严格的背反射测试,即使向激光器内部持续反射超过 1kW 的功率,我们的光纤激光器也不会发生失稳、停止出光或 损伤。而在实际材料加工过程中,是极少能遇到达 1kW 的回返激光的。

激光器机构

传统的千瓦功率光纤激光器由多个低功率光纤激光器模组通过合束组成,所使用的光纤激光器模组功率通常在 500W 到 1kW 间(据最新报导也有功率达到 3kW 的模组)。 不过通过模组合束结构的光纤激光器缺点明显,包括模组中复杂昂贵元器件的冗余、在工业制造环境中无法便捷维护, 以及需要极其专业的维护人员和维修设备。

相反,恩耐光纤激光器在结构上将半导体泵浦源和驱动置于独立的泵浦模块中,将增益光纤置于可灵活配置的增益模块中,如此一来就能产生超过 4kW 的输出功率。独特的结构设计令维护工作变得尤为快速便捷。在工业环境中使用简单的设备与操作流程,通常在两小时不到的时间,恩耐就能完成光纤激光器的维护工作。

恩耐光纤激光器的维修工作同样也能由系统集成商来完成,从而更加及时有效地为终端用户提供支持。独特的结构设计也使得我们最新一代的半导体泵浦源(也是历经最高速创新发展的元器件)得以最快地应用于我们的光纤激光器, 从而实现产品化。

切割与焊接成果

在全球范围内,恩耐光纤激光器在工业加工领域的成功案例已经证明了我们的优势:各种材料的高质量切割与焊接、 不间断加工高反射金属,以及在恶劣工业环境中始终保持最大化的设备运行时间。

金属板材切割在穿孔或工艺偏差(如切割不透或焦点偏移)时会导致一阵阵的回返射光,焊接中则会因为激光光束未穿透工件产生持续的回返射光。面对以上两种情况,传统光纤激光器在加工高反射金属,如铝、紫铜、黄铜、银和金或其他金属材料(如镜面不锈钢)时就面临了巨大的挑战。 根据终端用户的反馈,恩耐的光纤激光器成功解决了这些问题。他们非但不再担心设备受损,同时也收获了不间断的金属切割加工过程。

如上所述,焊接应用往往要比切割产生更高或更持久的回返射光。当我们的客户在焊接应用中使用了恩耐光纤激光器后,即便是在激光垂直入射的状态下焊接,效果也同样十分出色,且用户也未检测到激光器发生失稳 或受损。

图 A 显示了紫铜深熔焊焊缝的示例,图 B 中显示了用 于电动汽车蓄电池的铜 / 铝盖焊接,图 C 显示了出色的铜 焊缝端面(这需要高功率激光器拥有极高的稳定性和可调 制性)。这些图示的结果都表明了背反射光保护技术以及 激光的稳定性对于先进焊接应用的重 要性。恩耐强劲的技术优势和飞速发 展的元器件创新为光纤激光器产品提 供了前所未有的性能、可靠性和整机 使用上的成本优势。新一代的光纤激 光器将在现有的应用中占据更大的份 额,并且会不断开拓更先进、更高新的应用领域。

 A:紫铜深熔焊焊缝,由恩耐 alta 光 纤激光器完成焊接,无惧回返激光且稳 定可靠。

 B:五层结构的盖板焊接,其中最上层 为 25 微米铜箔,下面四层为 100-250 微 米铝箔。

图 C:铜焊缝端面,由恩耐 3kW 光纤激 光器完成焊接,材料含 94.8% 铜与 5% 锡。

当然,更广阔的应用领域需要杰出的抗高反射光保护技 术、高功率稳定性、可调制性以及快速便捷的服务性等优良特质作为基石。恩耐的光纤激光器拥有这些独到的优良品质, 必定会助力您达成无间断加工高反金属、最大化的设备运行时间与降低运营成本的夙愿。

 

 

 

本文由恩耐激光提供

作者:Dahv A.V. Kliner,恩耐集团光纤激光器技术副总裁;Michael Atchley,恩耐集团战略客户总监

Tell A Friend

评论

Image CAPTCHA