Limiti e innovazioni dei laser a infrarossi vicini

Negli ultimi decadi, i laser CW ad alta potenza sono trasformati in uno strumento comune nella produzione moderna, applicazioni di copertura come saldatura, rivestimento, preparazione della superficie, tempra, brasatura, taglio, stampa 3D, E produzione di additivi. Con la generazione di laser ad alta potenza con lunghezza d'onda di anidride carbonica (CO2) da 10,6 micron eSemiconduttore a lunghezza d'onda 1064nm vicino all'infrarosso-Pompata Nd:YAGLaser a stato solido, La tecnologia laser CW ad alta potenza ha visto il primo picco di sviluppo.

Limiti dei laser NIR

A causa della sua lunghezza d'onda, i laser ad anidride carbonica sono difficili da trasmissione attraverso fiber ottiche, che creano alcune difficoltà per applicazioni industriali; Questi laser a fibra ad alta potenza CW funzionano in genere a lunghezze d'onda near-infrared (NIR) entro 1 micron, che vanno bene per molte applicazioni. Ad esempio, è adatto per la lavorazione di acciai con un'assorbività superiore a 50%, ma è limitato dal fatto che alcuni metalli riflettono il 90% o più dell'evento di radiazioni laser vicino all'infrarosso sulla loro superficie. Soprattutto durante la saldatura di metalli gialli come rame e oro con laser NIR, il basso tasso di assorbimento significa che è necessario un sacco di potenza laser per avviare il processo di saldatura.

Risultati di saldatura in modalità di penetrazione profonda in un alto assorbimento del raggio laser perché il raggio laser interita più volte con il vapore metallico e metallico mentre viaggia attraverso il materiale. Ad ogni modo, l'attivazione di un buco della serratura con un laser vicino all'infrarosso richiede una notevole intensità laser di incidente, soprattutto quando il materiale saldato è altamente riflettente. E una volta che si forma un buco della serratura, l'assorbività aumenta in modo netto e l'alta pressione del vapore metallico nella piscina fusa dal laser ad alta potenza vicino all'infrarosso può creare schizzi e porosità, quindi la potenza del laser o la velocità di saldatura deve essere controllata con attenzione per evitare che schizzi di schizzi di schizzi in eccesso dalla saldatura. Mentre lo stagno fuso si solidifica, "bubbles" in vapori metallici e gas di processo possono anche essere bloccati, creando vuoti nella cucitura di saldatura. Tale porosità riduce la resistenza della saldatura e aumenta la resistività del giunto, con un giunto saldato di qualità inferiore. I laser NIR sono molto difficili da elaborare materiali come il rame con assorbività <5% a 1 micron. Al fine di elaborare meglio questi materiali ad alta riflettività, sono stati approvati metodi come aumentare il tasso di assorbimento del materiale della luce laser generazione di plasma sul materiale lavorato. Ma perché questi metodi riducono la lavorazione dei materiali a processi di penetrazione profonda, la modalità di conduzione termica la saldatura di materiali sottili non è possibile e ci sono rischi intrinseca di sputtering e deposizione di energia controllata. I sistemi laser esistenti con una lunghezza d'onda di 1 micron hanno le loro limiti durante la lavorazione di materiali altamente riflettenti come i metalli non ferrosi, così come nelle applicazioni subacquee.

Una svolta nei laser A infrarossi vicini

Al fine di sviluppare le aree di applicazione limitate di questi laser a infrarossi vicini, è necessario studiare le nuove sorgenti luminose laser. In aggiunta, al fine di ridurre i gas serra, i veicoli di nuova energia sostituiscono i motori a benzina e i motori a combustione interna con motori elettrici. L'uso di un sacco di rame nella costruzione di motori elettrici, in particolare batterie di alimentazione, ha creato una grande richiesta di soluzioni affidabili per la lavorazione del rame, E ha una gamma uguale di applicazioni in altri sistemi di energia rinnovabile come le turbine eoliche.

Oggi, i laser a fibra industriale ad alta potenza sono trasformati nella soluzione per laser ad alta luminosità e ad alta potenza che possono essere consegnati su fibra. Oggi i laser a fibra hanno sostituito i laser a CO2 nella vasta maggior parte delle applicazioni e sono utilizzati efficacemente in molte applicazioni di elaborazione industriale. Soprattutto negli ultimi anni, è passato a cavallo di lavoro di laser industriali, come saldatura e taglio laser, con maggiore velocità, efficienza e affidabilità rispetto ai laser a CO2.