1Материал против лазерной длины волны
С момента рождения первого лазера в 1960 году, после более чем 60 лет разработки, лазер, как самый острый и самый точный нож, постепенно использовался в нашей жизни.Лазер сочетается с биологией, медицинского лечения и диагностики, и фармацевтической науки, и постепенно проник в повседневную жизнь в таких аспектах, как лазерное лечение, лазерная хирургия и лазерная диагностика.В области производства оборудования, высокопроизводительное лазерное оборудование играет все более важную роль в резке, сварке, измерении, маркировке и других аспектах производства высокопроизводительного оборудования, таких как авиация, аэрокосмическая промышленность,АвтомобилиС точки зрения тонкой микрообработки, ультракороткие импульсные лазеры играют незаменимую роль в бурении, гравировке, гравировке, текстурировании поверхности, модификации поверхности, обрезке,очистка и другие аспекты фотоэлектрикиС быстрым развитием технологии полупроводниковых насосов лазеры ближнего инфракрасного диапазона с длиной волны 1 μm,после многих лет разработки, сформировали полную промышленную цепочку и занимают ключевое место в промышленной обработке.1um ближнего инфракрасного волоконного лазера стал широко используемым типом лазера из-за его широкого охвата мощностьюМедь является третьим наиболее распространенным металлом в мире после железа и алюминия.Медный материал является одним из наиболее широко используемых металлических материалов в современной промышленной обработкеСтруктура потребности в терминалах в цепочке медной промышленности охватывает более 30 подсекторов, таких как аэрокосмическая промышленность, высокоскоростные поезда, интеллектуальные терминальные продукты, электронные коммуникации,и автомобилей, и является основным эталоном для высокопроизводительных промышленных приложений. The 1 micron band infrared fiber laser currently used on a large scale has shortcomings such as large spatter and uncontrollable penetration depth in the processing of copper materials due to its weak absorption of copperНа рисунке 1 показаны кривые поглощения обычно используемых металлических материалов для лазеров различной длины волны.Можно увидеть, что скорости поглощения лазеров различными металлами сильно различаются на разных длинах волн.На рисунке 2 показаны сравнительные кривые скорости поглощения при различных длинах волн только для металлической меди.скорость поглощения меди ближайших инфракрасных длин волн (около 1 мкм) менее 5%, поэтому использование инфракрасного света для обработки медных материалов крайне неэффективно. 95% лазера будет отражаться и также повредит сам лазер;Скорость поглощения меди при длинах волн зеленого света (515 и 532 нм) составляет более 40%.Селективность лазерной длины волны самого материала определяет, что наиболее идеальной длиной волны для точной обработки высокоотражающих материалов является короткая длина волны (≤700 нм).
По сравнению с короткой длиной волны ультрафиолетового лазера, нынешнее ограничение узкого горла науки материалов не может поддерживать реализацию стабильной высокомощной ультрафиолетовой выхода лазера.Ультрафиолетовые лазеры мощностью более ста ватт крайне редкиНаоборот, благодаря усилиям ученых из разных стран, коммерческие зеленые лазеры добились больших успехов в последние годы.Немецкий TRUMPF и американский IPG получили сверхвысокую мощность зеленого света более 3 киловатт и 1 киловатт, соответственно, с помощью технологии дискового лазера и технологии волоконного лазера.Высокопроизводительные непрерывные лазеры зеленого света играют чрезвычайно важную роль в решении двух важных проблем в современных промышленных приложениях: 3D-печать и точная сварка меди.
2Перспективы применения и преимущества высокомощного зеленого света
На 14-й Китайской международной выставке технологий аккумуляторов в 2021 году немецкая компания TRUMPF дебютировала с 3-киловаттным высокомощным непрерывным лазером с диском зеленого света.Средняя выходная мощность этого продукта составляет 3 киловатта, который представляет собой самую мощную мощность в текущей серии зеленых лазеров и очень подходит для сварки высокоотражающих материалов, таких как медь и алюминий.Особенно в индустрии литиевых батарей, представленной батареями для новых энергетических транспортных средств, зеленые лазеры TRUMPF (1000 ‰ 3000 Вт) могут сварять до 120 слоев медной фольги практически без пятен и с точной и управляемой проникновением.высокопроизводительный зеленый свет также имеет выдающиеся преимущества в 3D-печати применений чистых медных материаловВ настоящее время в Китае все еще существует пробел в высокомощных зеленых лазерах.
2.1 Сварка металла с высоким отражением
Из-за выдающейся электрической проводимости медных материалов медные материалы широко используются в индустрии литийных батарей, особенно в батареях для новых энергетических транспортных средств.в основном все еще используют высокомощные инфракрасные волоконные лазеры для сварки медиПо сравнению с инфракрасной полосой, медная сварка с использованием зеленого света более эффективна и практически не имеет брызг.производительность и срок службы батареи.
На рисунке 3 показано поглощение 1064nm инфракрасного лазера медью.поглощение инфракрасного света медленно увеличивается с 5% до около 10%Когда мед достигает точки плавления (1400K), мед скорость поглощения инфракрасного лазера будет постепенно увеличиваться с 10% до около 17%, а затем по мере повышения температуры,скорость поглощения будет медленно увеличиваться.Такое резкое изменение поглощаемости вокруг точки плавления может привести к выбросу части расплавленного материала в виде брызг, а также может привести к обрушению небольших отверстий.вынуждая весь процесс перезапуститьОсобенно для заднего процесса сварки литийных батарей, производительность сварки оказывает прямое влияние на стоимость батареи.
На рисунке 4 показаны кривые поглощения меди для различных длин волн (инфракрасного, зеленого и синего света) при различных температурах.Зеленые линии на рисунке представляют скорость поглощения зеленого света медью при 20 °C (твердое состояние) и 1600 °C (плавленное состояние)При комнатной температуре 20°C, когда медь находится в твердом состоянии, скорость ее поглощения в зоне зеленого света составляет около 40%.,скорость поглощения снижается примерно на 5%, то есть поглощение зеленого света слегка снижается после таяния меди.Эта особенность помогает достичь стабильных отверстий и практически нулевых брызг при обработке медиЭто очевидное преимущество лазерной сварки зеленым светом по сравнению с инфракрасной.
2.2 3D-печать чистых медных материалов
Медный материал широко используется в высокопроизводительном производстве из-за его отличной теплопроводности, электрической проводимости и других отличных свойств.скоростные поезда, автомобильной промышленности и других областях, существует прямой спрос на технологии 3D-печати из чистого меди.
Лазерный источник света для 3D-печати металлических материалов в настоящее время в основном использует 1um ближайшего инфракрасного однорежимного волоконного лазера.1um близко-инфракрасный однорежимный волоконный лазер имеет недостаток низкого коэффициента поглощения из-за коэффициента поглощения меди, и большое влияние температуры, что приводит к низкой плотности напечатанных образцов и низкой прочности процесса.как лучший источник света для 3D-печати высокоотражающих металлических материалов, может эффективно решать связанные с этим проблемы и достигать плотности более 99,95% для 3D-печати чистых медных материалов.
3Высокопроизводительный однорежимный зеленый свет от OUHK Laser
Shenzhen Gongda Laser Co., Ltd. в основном занимается исследованиями и разработками, производством и продажами "продвинутых волоконных лазеров короткой длины волны" и "решений для точной обработки лазеров".Это компания, ориентированная на исследования и разработки, производство лазеров средней и высокой мощности с короткими длинами волн (зеленые и ультрафиолетовые) и Application Solutions Laser Inc.В настоящее время основными продуктами являются одномодные зеленые лазеры высокой мощности 50-500 Вт и одномодные импульсные волоконные лазеры MOPA мощностью 100-1000 ВтOUHK Laser сосредоточилась на исследованиях и разработке высокопроизводительных волоконных лазеров короткой длины волны и взяла на себя инициативу по запуску 500 Вт однорежимного зеленого лазера:GCL-500, который может быть использован для высокоотражающей металлической 3D-печати и точной сваркиGCL-500 зеленый свет лазер принимает все волокна фундаментальной частоты плюс экстракавариальность частоты удвоения решения, достижение однорежимного непрерывного зеленого света выхода до более чем 500 Вт,заполнение внутреннего разрыва в этом типе продукции.
4Привержен продвинутому применению лазеров короткой длины волны и высокой мощности
GCL-500 непрерывный однорежимный зеленый лазер имеет хорошую стабильность выходной мощности, отличное качество луча и высокую скорость поглощения высокоотражающих материалов, особенно меди,что делает его перспективным для 3D-печати чистых медных материаловПри дополнительном добавлении пространственного модулятора также можно получить импульсирующий зеленый свет с высокоскоростной частотой модуляции.что делает его также имеет широкие перспективы применения в точной резки и сварки высокоотражающих материалов. GCL-500 непрерывный однорежимный зеленый лазер использует выход свободного пространства, что помогает обеспечить отличное качество луча. Лазер также может обеспечить гибкий метод передачи, соединенный с оптическим волокном,которые могут более легко соответствовать автоматическому управлению и использоваться в процессах сварки высокоотражающих материаловПосле долгосрочного изучения процесса лазерной сварки было показано, что лучшие результаты сварки могут быть достигнуты с помощью выходной точки (образования луча) с различным распределением энергии.Кроме того,, основанный на одномодульном однорежимном зеленом лазере GCL-500 OULD Laser, он также может выполнять многомодульное пространственное или волоконное сочетание лучей.может быть получен выход зеленого света с гибким распределением энергии лучаС другой стороны, можно получить непрерывную оптоволоконную мощность зеленого света нескольких киловатт или даже десятков тысяч ватт.предоставление основных высококачественных возможностей лазерной сварки для высококачественной, высокоэффективная и высокопроизводительная лазерная сварка.Постоянный высокомощный зеленый лазер может обеспечить эффективное решение для обработки и применения медных материалов, и, как ожидается, будет блистать в 3D-печати с чистой меди и высокоотражающей металлической точной сварке.