供需大厅

登录/注册

公众号

更多资讯,关注微信公众号

小秘书

更多资讯,关注荣格小秘书

邮箱

您可以联系我们 info@ringiertrade.com

电话

您可以拨打热线

+86-21 6289-5533 x 269

建议或意见

+86-20 2885 5256

顶部

荣格工业资源APP

了解工业圈,从荣格工业资源APP开始。

打开

动态光束激光器重新定义材料加工

来源:荣格-《国际工业激光商情》 发布时间:2021-11-05 973
工业金属加工工业激光激光设备零部件光学材料与元件其他 特别报道
收藏
激光的引入彻底改变了汽车和航空航天工业中材料加工的性质。激光已经取代了传统工具,并为该领域带来了新的质量、可靠性和效率水平。

位于德国亚琛的弗劳恩霍夫激光技术研究所与扫描头制造商Smart Move以及以色列光纤激光器制造商Civan lasers,发起了一项名为“Eureka”联合研究实验。该实验旨在共同测试Civan激光器的动态光束控制能力,以MHz频率摆动激光束实现更快、更准确的双极板焊接。


QQ截图20211105093748.jpg


激光的引入彻底改变了汽车和航空航天工业中材料加工的性质。激光已经取代了传统工具,并为该领域带来了新的质量、可靠性和效率水平。材料加工需求的变化似乎比新激光功能的开发速度更快。例如,汽车零件现在由各种合金制成,通常需要焊接不对称零件或异种金属。这带来了挑战,并且在高速焊接时特别难以克服开裂和气孔问题。


QQ截图20211105093757.jpg


改善结果的方法之一是为过程定制光束形状。虽然有许多光束整形解决方案,但没有一个提供完整的解决方案,因此无法在成本和生产力方面最大限度地利用激光。例如,虽然用户可以使用衍射光学元件更改光束形状,但是一旦设计并实施了新形状,就无法即时更改。或者,机械扫描仪可以解决锁孔不稳定性问题,但它们受到操作最大速度的限制。


因此,激光技术必须与材料加工行业一起发展。标准激光器不能提供优化激光器并充分发挥其在材料加工中潜力所需的灵活性。但是,这种灵活性可以在动态光束激光器中找到,它允许用户快速自定义任何光束元素属性。

动态光束激光器概念验证


今年6月,Civan Lasers公司首席执行官Eyal Shekel与法雷奥的焊接/激光高级研发专家Jesús Jiménez Palacios在欧洲汽车激光应用会议的在线会议上,向与会者展示了动态光束激光器的概念验证。


此外,Civan Lasers在其应用实验室建立了一个测试流程,为Al 3003 电池冷却器创建防漏焊缝。使用动态光束激光器,然后进行测试以找到最佳值:穿透深度的力量;光束形状在15m/min速度下获得满意的焊缝宽度;消除飞溅的整形频率。


QQ截图20211105093808.jpg


确定变量后,对焊接样品进行液体泄漏测试。最佳结果是通过频率为 225kHz 的沙漏形光束实现的。样品通过了泄漏测试。该测试证明,动态光束激光器可以成为Al 3003电池冷却器的可行解决方案,以15m/min的速度实现材料的有效焊接,没有飞溅。

灵活地革新材料加工


最有效的解决方案是光相控阵(OPA)。OPA是一种相干光束组合,它将许多单模激光束组合成一个更大的光束。由于每个激光器都发出自己的光,因此在输出过程中就存在重叠,从而产生衍射图案。简单来说,这个过程释放了实时操纵光束形状的灵活性。基本上,可以像使用铅笔一样使用激光并绘制想要的任何光束形状。

光束整形


激光束的形状对被加工的材料有直接影响,每种不同的形状都会产生特定的焊缝几何形状和微观结构。用户需要的确切光束形状取决于想要达到的结果,有时一个小调整就能产生不同的结果。现有的解决方案无法让用户灵活地选择不同的光束形状,更不用说设计用户需要的确切形状了。


使用动态光束激光器(DBL)可以轻松设计相关形状。用户只需将其上传到激光器,然后在相对较短的时间内使用横截面分析查看对焊缝的影响。该过程的简单性和速度使得测试多种形状成为可能,同时还可以优化特定焊缝的最佳形状。例如在焊接异种金属时,DBL将允许使用2个同时移动的激光点,以需要的速度进行均匀焊接。

形状频率


设计光束形状后,用户可以设置不同的激光速度以创建形状,这就是所谓的形状频率。速度会影响焊缝特性,低于最佳速度会导致飞溅等缺陷。像50MhZ这样的频率,速度如此之快,以至于它表现为准静态形状,并且会产生与KHz或Hz频率完全不同的结果。与光束整形一样,用户可以轻松更改频率,测试不同的速度以确定哪种速度最适合。

光束排序


光束排序增加了另一层灵活性,使用户能够在几微秒内快速切换光束形状。这意味着可以创建一系列不同的形状,并对激光加工过程进行编程,使其按顺序、以不同的速度运行。通过光束排序,用户可以轻松地使激光在穿过不同层和材料发生变化时,从一种光束形状变为另一种光束形状。

焦点转向


标准激光器的焦深通常很短,将大部分热量集中在一个点上会导致光束的其他区域变冷,这会导致材料深度的焊缝不一致。单模激光器具有更大的焦深,而动态光束激光器是单模激光器,也可以控制焦点。这意味着用户可以随时以任何速度更改材料内Z轴上的焦点位置。在焊接较厚的材料时,焦点转向特别有用,可以实现更平滑、更一致的焊接。在激光切割中,焦点转向还可以导致更少的粗糙度和浮渣。

灵活性的力量


DBL采用了像激光这样的强大工具,从而产生了一种更强大、极其灵活的材料加工工具。 DBL提供的灵活性包括:通过预加热和后加热产生不同的光束形状,对裂纹敏感材料进行牢固焊接;通过锁孔稳定光束形状减少孔隙和飞溅;即使在非常高的速度下也能稳定锁孔;使用无限的转向模式控制不同材料的特性;通过考虑不同部件的热容量高效焊接非对称材料。


总体而言,动态光束激光器具有快速、轻松地调整光束形状和光束频率、创建光束序列和进行焦点转向的灵活性。


来源:荣格-《国际工业激光商情》


原创声明:
本站所有原创内容未经允许,禁止任何网站、微信公众号等平台等机构转载、摘抄,否则荣格工业传媒保留追责权利。任何此前未经允许,已经转载本站原创文章的平台,请立即删除相关文章。

收藏
推荐新闻