Den blå lasern, som en ny riktning inom halvledarlasrar, har avsevärt förbättrat absorptionshastigheten för färgade metallmaterial som koppar, guld och aluminium med flera till tiotals gånger jämfört med nära-infraröda våglängdslasrar. Med den ökande efterfrågan på högkvalitativ lasertillverkning inom industrin, appliceras högpresterande blått ljuskällor gradvis inom materialbildande områden som svetsning, värmebehandling och additiv tillverkning med breda marknadsutsikter. Den här artikeln analyserar fördelarna med blåa lasrar med hög effekt och hög ljusstyrka inom materialbearbetning, sammanfattar utvecklingshistorien för blå halvledarlasrar och deras nuvarande tillämpningar inom metallbearbetningsområden, och lägger fram några tankar om den framtida utvecklingsriktningen för blå lasrar med hög effekt.
Halvledarlaser är en typ av elektrooptisk omvandlingsanordning, som har uppnått snabb utveckling och fruktbara resultat under de senaste 50 åren, och har bred penetration och tillämpning inom vetenskaplig forskning och ingenjörsteknik. Den använder halvledarmaterialet som förstärkningsmedium, genom principen om elektroner i övergången mellan ljusets energinivåer, användningen av resonanshåligheten som består av halvledarkristaller och parallella speglar, under den elektriska injektionen för att uppnå ljusoscillation, återkoppling, och slutligen producera ljusstrålningsförstärkning, för att uppnå laserutgång.
Som en ny riktning inom halvledarlaserfältet har blå laser utvecklat många applikationer snabbt under de senaste åren. Bland dem, tack vare de unika fördelarna med 450nm kortvågssegmentet, jämfört med nära-infraröda våglängdslasrar, har absorptionshastigheten för icke-järnhaltiga material (särskilt koppar och guld) ökats flera gånger till tiotals gånger. Högpresterande blå ljuskälla ger en ny teknik för högkvalitativ laserbearbetning av icke-järnmetallmaterial som koppar och guld, och gör också att denna teknik kan användas i stor utsträckning inom den nationella ekonomin och militära försvarsområden som materialbearbetning, konsumentelektronik, bilar och ny energi, och har breda marknadsutsikter och har blivit den högsta höjden av internationell konkurrens på laserområdet. Ett antal inhemska forskningsenheter och företag arbetar med kraft-Gan-baserade blåstrålehalvledarlaserchips.
Svetsegenskaper hos blå laser för icke-järnhaltiga fält
Kopparlasersvetsteknik är den bästa återspeglingen av fördelarna med blå laser inom svetsområdet. Eftersom absorptionshastigheten för koppar till den nära-infraröda lasern är mycket låg, fluktuerar absorptionshastigheten mycket, och själva kopparn har god värmeledningsförmåga, är det lätt att uppträda dålig svetsbildning, lätt deformation, heta sprickor, stänk, porositet och andra svetsfel vid lasersvetsning. Ett genombrott inom lasersvetsteknik av röd koppar har uppnåtts genom att utnyttja den höga absorptionshastigheten av röd koppar till blå laser. I svetsprocessen kan energin snabbt omvandlas till värmeenergi, vilket resulterar i smältning av kopparytan och bildandet av en smält pool, och sedan överförs värmen till det inre av arbetsstycket genom värmeledning, för att uppnå svetseffekten utan stänk och porositet.
Det blå lasersvetssystemet använder Kaplin blå laser som ljuskälla, utrustad med kollimerat fokuseringssvetshuvud, fiberblått sammansatt svetshuvud och bord, som kan realisera en mängd olika kontinuerliga och pulserande svetsmetoder. Systemet fungerar bra vid höft- och stumsvetsning, speciellt för svetsning av högreflekterande material som koppar, guld, rostfritt stål och legeringar.
Användningen av He (eller Ar) gas som en skyddande atmosfär i svetsprocessen verifierar svetsprocessen under olika flödeshastigheter, svetshastigheter, kraft och oskärpa. Den blå lasern kan inte bara göra flerskiktssvetsning av kopparfolie med en tjocklek på 20μm, utan även uppnå 0.3mm, 0.6mm och andra olika tjocklekar av kopparstumsvetsning. Under svetsprocessen är svetsytan stabil, inget stänk och ytan är slät; Under 40X mikroskop hittades inga porer inuti svetsen. Förutom laminerad koppar och stumsvetsning, i den nya energielektrod hårnål, elektronisk chip beryllium brons pin svetsning, blå laser har utmärkt svetsprestanda. Med tanke på att blått ljus inte kan uppnå djup penetrationssvetsning och ljuspunkten är stor, utforskar vi den sammansatta tillämpningen av blått ljus och rött ljus. Rött ljus kan uppnå en liten kärndiameter och hög effekt för att förbättra penetrationsdjupet, medan blått ljus använder den höga absorptionshastigheten för koppar för att snabbt smälta materialet samtidigt som absorptionshastigheten för rött ljus förbättras. Dessutom kan den stora fläcken av blått ljus också expandera den smälta poolen och fördröja stelningen av den smälta poolen, vilket i viss utsträckning uppnår låga stänk, låg porositet och högkvalitativ svetsning.
Blå laser har även vissa fördelar vid svetsning av rostfritt stål. På grund av den höga absorptionshastigheten för blått ljus i rostfritt stål kan den blå lasern effektivt omvandla energi till värme, snabbt smälta den rostfria stålytan och uppnå högkvalitativ svetsning. Samtidigt har den blå lasern en högre energitäthet och en mindre värmepåverkad zon, vilket hjälper till att reducera termisk deformation och oxidation av svetsområdet och därigenom förbättra svetskvaliteten.
För svetsning av aluminium och koppar-aluminiumkompositmaterial har blå laser också en viss tillämplighet. Aluminiummaterial har en relativt låg absorptionshastighet av blått ljus, men med rätt effekttäthet och punktform kan blå laser även uppnå effektiv svetsning av aluminiummaterial. Dessutom kan kombinationen av blått ljus och rött ljuslaser betraktas som en kompositapplikation för att förbättra svetseffekten på aluminiummaterial för att övervinna begränsningen av låg absorption av blått ljus hos aluminiummaterial [3]. Med tanke på materialegenskaperna och laseregenskaperna kan ett blått laserschema som är lämpligt för aluminiumsvetsning utformas för att möta behoven i olika applikationsscenarier.
Dessutom ger blått ljus också en ny möjlighet för koppar-aluminiumkompositsvetsning, på grund av den höga temperaturen vid infraröd lasersvetsning, vilket resulterar i ett stort antal spröda intermetalliska föreningar när koppar-aluminiumkomposit, kompositapplikation av blått ljus och rött ljus laser kan också spela en roll vid svetsning av koppar-aluminiumkompositmaterial för att förbättra svetskvaliteten och effektiviteten.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. är ett högteknologiskt företag som specialiserat sig på FoU, tillverkning och försäljning av automatisk laserbeklädnadsmaskin, höghastighetslaserbeklädnadsmaskin, lasersläckningsmaskin, lasersvetsmaskin och laser 3D-utskriftsutrustning. Våra produkter är kostnadseffektiva och säljs inrikes och utomlands. Om du är intresserad av våra produkter, vänligen kontakta oss på bob@gshenglaser.com.