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纳秒脉冲光纤激光器实现多种材料焊接|AG体育

1 3月 , 2021  

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ag体育官网|纳秒(ns)脉冲红外光纤激光器的多功能性众所周知,它们是大多数工业标记和雕刻应用的理想自由选择。一般来说,当脉冲能量高于几毫焦耳,平均功率小于100瓦时,在低脉冲重复频率、连续波(CW)和恒定连续波调制(QCW)模式下效果显著。最近,它们已经被应用于各种微加工和激光表面纹理处理,甚至包括远程微切割。

这些应用大多涉及材料移除。基于这个前提,考虑到用作材料的束源不同。

用同一个束源连接材料,同时进行去除、激光、雕刻、切割、标记,真的是令人印象深刻。对于激光用户来说,好处是显而易见的,多任务激光源,风冷结构紧凑的施工形式,可以搭建无缝施工。传统观点指出焊接和连接必须有毫秒级宽脉冲,脉冲能量低,但似乎不是这样!这类激光材料的连接能力鲜为人知,但在连接超薄材料时表现突出。在世界各地,消费电子、储能和医疗设备等行业必须在更小、更高密度的纸箱中增加更好的功能。

因此,高效的生产技术更有必要帮助这些产品成为现实。本文将重点介绍激光焊接技术。因此,这种基于工业(纳秒红外光纤)激光的生产技术可以获得所需的高重复性、高精度和生产能力,其中最重要的是低成本(成本和修复),因此可以满足市场需求。

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根据不同的应用领域,各种类型的激光器具有不同的优势,包括脉冲钇铝石榴石激光器、圆盘激光器、光纤(连续波和QCW)激光器,甚至二极管激光器。到目前为止,纳秒脉冲激光在中国只被用作少数前沿应用,但情况正在发生变化。最近,纳秒光纤激光器已经应用于材料连接。

SPI将主振荡器功率放大器(MOPA)引入纳秒光纤激光器的先驱,这已被证明是一种非常通用的工具,因为它可以根据抑制来控制和调整脉冲参数。这主要是通过改变脉冲持续时间和脉冲频率来构建的。

它们还可以在脉冲模式和连续波模式之间切换,这也是一个非常重要的特性,因为它们在一系列光束质量不同的光源中都有,这样就可以根据当前的任务获得不同的工具。在平均功率和峰值功率范围内,这种激光器可以在毫秒范围内进行调制,以限制平均功率较低的毫秒脉冲的应用。塑料焊接以塑料焊接为例。

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在一些具有高精度抑制的应用中,例如微流体器件,当用于光纤激光器时,它将比其他激光源具有更多的优势。有时候,光点的能量产出不会影响。

例如,在一个简单的医疗设备中,一个半透明的聚合物应该被焊接到一个黑色的聚合物上,并且具有40W和M2=3的激光束被分类为连续波模式(图1)。它允许我根据需要控制光斑尺寸、批量生产和景深。奥卡因工业公司(新不列颠,康涅狄格)的激光技术主管乔伊洛沃蒂评论道。

胰岛素注射器的塑料焊接采用40WHS-H激光进行。丝焊广泛应用于金属焊接,而医疗器械行业的微连接即使对伟大的工程师来说也是一个挑战。粗金属线的连接就是这样一个例子。连续光纤激光器在这一领域得到了广泛的应用。

然而,随着线变得更厚,与热输出相关的问题变得更加困难。当焊接直径为50m的轧制焊丝时,用20W和M21.6的激光进行集中讨论将带来良好的效果。
面临的挑战是抑制操作员激光在较高重复频率下的脉冲峰值功率,并构建0.1mJ脉冲和频率小于250千赫的更恒定的连续波调制(QCW),即构建短脉冲序列。在某些应用中,有必要将外层涂层或编织物连接到金属线上(图2)。

我们发现,在这种情况下,可以大规模生产的脉冲可以在两个部分之间建立更好的润湿性。在本例中,中使用的40W,M2=3激光器具有较小的光斑和略低的脉冲能量(小于1.25mJ),这有助于缩小差距。直径50m的导线(a、b)用250kHz、20WEP-Z激光焊接,热电偶(c)用20WEP-Z激光焊接,编织层和导线(d)用40WHS-H激光焊接。

另一方面,20W和M21.3的单模激光器可以以极高的精度构建。【ag体育官网】。

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