Sinine laser kui uus suund pooljuhtlaserite vallas on oluliselt parandanud värviliste metallmaterjalide, nagu vask, kuld ja alumiinium, neeldumiskiirust mitu kuni kümneid kordi võrreldes lähiinfrapuna-lainepikkusega laseritega. Kuna tööstuses kasvab nõudlus kvaliteetse laseri tootmise järele, kasutatakse suure jõudlusega siniseid valgusallikaid järk-järgult materjalide moodustamise valdkondades, nagu keevitamine, kuumtöötlus ja lisandite tootmine, millel on lai turuväljavaade. Käesolevas artiklis analüüsitakse suure võimsusega ja suure heledusega siniste laserite eeliseid materjalitöötlemise valdkonnas, tehakse kokkuvõte siniste pooljuhtlaserite arenguloost ja nende praegustest rakendustest metallitöötlemise valdkondades ning esitatakse mõned mõtted edaspidise arengusuuna kohta. suure võimsusega sinised laserid.
Pooljuhtlaser on omamoodi elektro-optiline muundusseade, mis on viimase 50 aasta jooksul saavutanud kiire arengu ja viljakaid tulemusi ning millel on laialdane levik ja rakendus teadusuuringutes ja inseneritehnoloogias. See kasutab pooljuhtmaterjali võimenduskeskkonnana, kasutades elektronide põhimõtet üleminekul valguse energiatasemete vahel, kasutades pooljuhtkristallidest ja paralleelpeeglitest koosnevat resonantsõõnsust, elektrisüsti all, et saavutada valguse võnkumine, tagasiside, ja lõpuks toota valguskiirguse võimendust, et saavutada laserväljund.
Pooljuhtlaserivälja uue suunana on sinine laser viimastel aastatel palju rakendusi kiiresti välja arendanud. Nende hulgas, tänu 450 nm lühilainesegmendi ainulaadsetele eelistele, võrreldes lähi-infrapuna-lainepikkusega laseritega, on värviliste materjalide (eriti vase ja kulla) neeldumiskiirust suurendatud mitu korda kuni kümneid kordi. Suure jõudlusega sinine valgusallikas pakub uut tehnoloogiat värviliste metallide, nagu vask ja kuld, kvaliteetseks lasertöötluseks ning võimaldab seda tehnoloogiat laialdaselt kasutada ka rahvamajanduses ja sõjalistes kaitsevaldkondades, nagu materjalitöötlus, tarbeelektroonika, autode ja uue energia valdkonnas ning sellel on laiad turuväljavaated ning sellest on saanud laserivaldkonnas rahvusvahelises konkurentsis valitsev tipp. Mitmed kodumaised uurimisüksused ja ettevõtted töötavad võimsate GaN-põhiste sinise kiirga pooljuhtlaserikiipide kallal.
Sinise laseri keevitusomadused värviliste väljade jaoks
Vask laserkeevitustehnoloogia peegeldab kõige paremini sinise laseri eeliseid keevitusvaldkonnas. Kuna vase neeldumiskiirus infrapuna laseriga on väga madal, neeldumiskiirus kõigub suuresti ja vasel endal on hea soojusjuhtivus, on kerge keevisõmbluse halb moodustumine, lihtne deformatsioon, kuumad praod, pritsmed, poorsus ja muud keevitusvead laserkeevituse ajal. Punase vase laserkeevitustehnoloogias on saavutatud läbimurre punase vase kõrge neeldumiskiiruse kasutamisega sinise laseriga. Keevitusprotsessis saab energia kiiresti muundada soojusenergiaks, mille tulemuseks on vase pinna sulamine ja sulabasseini moodustumine ning seejärel kantakse soojus läbi soojusjuhtivuse tooriku sisemusse, et saavutada keevitusefekt ilma pritsmete ja poorsuseta.
Sinine laserkeevitussüsteem kasutab valgusallikana Kaplini sinist laserit, mis on varustatud kollimeeritud fokusseeriva keevituspea, kiud-sinise komposiitkeevituspea ja lauaga, mis võimaldab realiseerida mitmesuguseid pidev- ja impulsskeevitusmeetodeid. Süsteem toimib hästi süles- ja põkkkeevitamisel, eriti hästi peegeldavate materjalide, nagu vask, kuld, roostevaba teras ja sulamid, keevitamisel.
Gaasi He (või Ar) kasutamine kaitsekeskkonnana keevitusprotsessis kontrollib keevitusprotsessi erinevate voolukiiruste, keevituskiiruste, võimsuse ja defookuse korral. Sinise laseriga saab keevitada mitte ainult 20μm paksuse vaskfooliumi mitmekihilist keevitamist, vaid saavutada ka 0,3 mm, 0,6 mm ja muud erineva paksusega vase põkkkeevitust. Keevitusprotsessi ajal on keevisõmbluse pind stabiilne, pritsmeteta ja pind on sile; 40X mikroskoobi all ei leitud keevisõmbluse seest poore. Lisaks lamineeritud vase ja põkkkeevitusele on uue energiaelektroodi juuksenõela, elektroonilise kiibi berüllium-pronksist tihvtkeevitusel sinise laseriga suurepärane keevitusjõudlus. Arvestades, et sinise valgusega ei ole võimalik saavutada sügavat läbitungimist keevitamiseks ja valguspunkt on suur, uurime sinise ja punase valguse kombineeritud kasutamist. Punane valgus võib saavutada väikese südamiku läbimõõdu ja suure võimsuse, et parandada läbitungimissügavust, samas kui sinine valgus kasutab materjali kiireks sulatamiseks vase kõrget neeldumiskiirust, suurendades samal ajal punase valguse neeldumiskiirust. Lisaks võib suur sinise valguse täpp sulabasseini laiendada ja sulabasseini tahkumist edasi lükata, saavutades nii vähese pritsme, madala poorsuse ja teatud määral kvaliteetse keevitamise.
Sinisel laseril on ka teatud eelised roostevaba terase keevitamisel. Roostevaba terase sinise valguse kõrge neeldumiskiiruse tõttu suudab sinine laser energiat tõhusalt soojuseks muundada, roostevabast terasest pinna kiiresti sulatada ja saavutada kvaliteetse keevituse. Samal ajal on sinisel laseril suurem energiatihedus ja väiksem kuumusest mõjutatud tsoon, mis aitab vähendada keevituspiirkonna termilist deformatsiooni ja oksüdatsiooni, parandades seeläbi keevitamise kvaliteeti.
Alumiiniumi ja vask-alumiinium komposiitmaterjalide keevitamiseks on sinine laser ka teatud kasutatavus. Alumiiniummaterjalidel on suhteliselt madal sinise valguse neeldumismäär, kuid õige võimsustiheduse ja täpikujuga saab sinise laseriga saavutada ka alumiiniummaterjalide tõhusa keevitamise. Lisaks võib sinise valguse ja punase valguse laseri kombinatsiooni pidada liitrakenduseks, et parandada alumiiniummaterjalide keevitusefekti, et ületada alumiiniummaterjalide vähese sinise valguse neeldumise piirangud [3]. Võttes arvesse materjali omadusi ja laseri omadusi, saab alumiiniumi keevitamiseks sobiva sinise laserskeemi kujundada nii, et see vastaks erinevate rakendusstsenaariumide vajadustele.
Lisaks annab sinine valgus ka uue võimaluse vask-alumiinium komposiitkeevitamiseks, kuna infrapuna laserkeevituse kõrge temperatuur põhjustab vase-alumiiniumkomposiidi kasutamisel palju hapraid intermetallilisi ühendeid, sinise valguse ja punase valguse kombineeritud pealekandmist. laser võib mängida rolli ka vask-alumiinium komposiitmaterjalide keevitamisel, et parandada keevitamise kvaliteeti ja tõhusust.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. on kõrgtehnoloogiline ettevõte, mis on spetsialiseerunud automaatsete laserkattemasinate, kiire laserkattemasina, laserkarastusmasina, laserkeevitusmasina ja laser-3D-printimise seadmete uurimis- ja arendustegevusele, tootmisele ja müügile. Meie tooted on kulutõhusad ja neid müüakse nii kodu- kui välismaal. Kui olete meie toodetest huvitatud, võtke meiega ühendust aadressil bob@gshenglaser.com.