在制造业中,工程师们不断开发由高功率激光器实现的解决方案。它们主要用于更快地标记、清洁、纹理、焊接和切割材料,并满足生产线的短周期时间。
与典型的激光器相比,高功率激光系统产生的能量水平相当大。虽然没有关于多大功率才算是“高功率”的官方定义,但大多数激光专家都认为高功率激光器至少有几百瓦。
制造业中的高功率激光器
高功率激光器是一系列制造业技术的高工作效率、准确且环保的替代品。它们通常用于快节奏生产线中的激光打标、激光清洁、激光纹理、激光焊接和激光切割。
激光打标
激光打标是在零件和产品上创建标识符的过程,例如,用于实现工业可追溯性。高功率激光器通常用于标记硬金属、更快地处理更多零件或在材料中雕刻更深的图案。
激光清洗
200W 脉冲光纤激光器用于去除用于组装的特定区域的磷酸盐涂层。组装区域需要无涂层以防止可靠性问题。
激光清洗,也称为激光烧蚀,可将各种污染物(氧化物、油、涂层、电解质等)蒸发成灰尘和烟雾。该过程可确保在焊接、涂层和组装等操作之前金属表面完全清洁。
激光清洗可用于替代涂层应用中的遮蔽。无需遮蔽敏感区域并涂覆其余部分,而是对零件进行全面涂层,然后使用选择性激光去除从精确区域去除涂层。
功率高达 3kW 的超高功率脉冲激光器可用于清洁大面积表面,而使用 500W 或更低功率的激光器通常认为这太长了。它们还可以以高的速度清洁局部区域和复杂几何形状。
激光纹理化
激光纹理化通过改变金属表面的纹理和粗糙度来改变金属表面的表面特性。它用于为热喷涂和粘合剂粘合等工艺准备表面。
激光焊接
激光焊接是通过熔化将两个金属表面连接在一起的过程。连续波激光器通常用于工业焊接,因为它们可以更深地穿透材料。脉冲激光器用于焊接需要较低热影响区和较浅穿透的敏感组件,例如焊接电动汽车电池组件时。
激光切割
6000W 连续波光纤激光器由 CNC 机器控制,用于将厚金属板切割成工件。
激光切割使用高功率激光器蒸发材料(例如木材、玻璃、塑料或金属)并以高的精度创建切割边缘。它用于多个行业,包括电子、航空航天、汽车和半导体。
平均功率与峰值功率
为了更好地理解高功率的含义,了解平均功率和峰值功率之间的差异至关重要。
激光系统以其平均功率命名,平均功率是激光在一段时间内产生的平均能量。功率越高的激光在相同时间内产生的能量越多。例如,200W 激光在一秒钟内产生的能量是 100W 激光产生能量的两倍。
峰值功率是激光可以产生的高能量水平。虽然连续波激光始终以峰值功率运行,但脉冲激光以设定的重复率释放短能量。用于产生激光脉冲并达到更高能量水平的一些技术是锁模和 Q 开关激光。
高功率激光器有何不同?
不同的功率配置有不同的要求。通常,高功率激光器具有更大的激光源,产生更多的热量,因此在使用过程中需要温度控制来冷却它们。常用方法包括空气冷却和水冷却。
由于高功率激光器产生更多的热量,它们还使用更高质量的光学元件来防止过热和燃烧。
激光扫描仪就是组件的一个例子。这些镜子在激光头中旋转以移动和重新定向激光束到准确的位置。为了防止它们燃烧,它们具有提供热保护的专用涂层。出于同样的原因,高功率激光器使用石英透镜。
结论
高功率激光器为制造商提供了新的可能性。这些环保解决方案提高了制造过程的速度和精度,但它们需要先进的专业知识来确保安全性和效率。