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光纖激光技術(shù)新動(dòng)態(tài)

來源:激光網(wǎng)  發(fā)布時(shí)間:2019-05-09



      光纖技術(shù)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了光纖激光設(shè)備在諸多行業(yè)領(lǐng)域大規(guī)模生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。

     自動(dòng)化有望驅(qū)動(dòng)激光焊接在汽車等市場的應(yīng)用。

    汽車發(fā)動(dòng)機(jī)將汽油轉(zhuǎn)化為動(dòng)力,但是其分火蓋通過將高電壓從點(diǎn)火線圈傳遞到火花塞,使車輛運(yùn)動(dòng)起來。傳統(tǒng)的分火蓋已經(jīng)讓位于電子點(diǎn)火系統(tǒng),隨之而來的是汽車制造商的最新發(fā)展——無分火蓋點(diǎn)火系統(tǒng)。

    該技術(shù)得益于光纖技術(shù)進(jìn)步的驅(qū)動(dòng),光纖激光器已經(jīng)獲得了長足的發(fā)展。在過去的十年間,光纖激光器的快速工業(yè)化和快速采用,在很大程度上要?dú)w功于物理學(xué)家Valentin Gapontsev先生,是他引領(lǐng)了光纖技術(shù)的發(fā)展。

    “我的夢想是看到激光器能像電腦一樣,成為批量生產(chǎn)中的一個(gè)首選工具,而不是在許多應(yīng)用中被視為萬不得已的選擇。”Gapontsev說道。

    Gapontsev先生于1991年在俄羅斯成立了IPG Photonics公司。該公司從意大利電信運(yùn)營商Italtel那里獲得了第一份重大合同,隨后又從戴姆勒-奔馳航空航天公司贏得了第二份合同,這促使IPG于1994年在德國開設(shè)了一家工廠。1998年,IPG在美國馬薩諸塞州伍斯特市成立了其全球總部。

    2000年,IPG建造了全新高產(chǎn)能工廠,用于制造自己的二極管泵浦源。泵浦二極管是IPG的光纖激光器和放大器中的關(guān)鍵部件。

    五年后,IPG在美國上市。今天,IPG能夠?yàn)楣饫w激光設(shè)備制造商提供從光纖和光學(xué)器件、光束耦合器與開關(guān),到加工頭、準(zhǔn)直器(一種使光束變窄的器件)、過程控制和工具選擇等一整套完備的光束傳輸組件。

    快速前行的步伐

    “切割市場的趨勢是更高功率、更快速度以及切割更厚的材料。”IPG北美銷售總監(jiān)Bryce Sampson說:“為了滿足切割市場領(lǐng)域的這些需求,光纖激光設(shè)備中所配備的激光器,必須能夠在切割材料越來越厚的情況下,提供卓越的切割質(zhì)量。我們的工作是以具有成本效益的價(jià)格,提供光纖技術(shù)。”

    IPG的光纖和泵浦二極管,不僅具有成本效益,且提供出色的光束質(zhì)量。

    Sampson表示,激光設(shè)備造商正在將IPG的激光器與他們自己的硬件和軟件結(jié)合在一起。“正因?yàn)槿绱耍覀冊?017年美國國際金屬加工及焊接展覽會(Fabtech)上看到了許多光纖激光設(shè)備都增添了新功能,而這些功能在三年前是無法提供的。”

    現(xiàn)在,在很多情況下,制造商在面對汽車和其他領(lǐng)域的零部件材料切割應(yīng)用時(shí),都會選擇光纖激光切割機(jī),而放棄了等離子切割機(jī)和水射流切割機(jī)。

    然而,光纖激光器在材料切割領(lǐng)域之外的應(yīng)用還遠(yuǎn)未成熟。“我們感覺到,激光焊接和釬焊(金屬連接)將是下一個(gè)最具增長潛力的市場,”Sampson說,“汽車是最早在其產(chǎn)品線上使用激光焊接的領(lǐng)域,因?yàn)樽詣?dòng)化機(jī)器人系統(tǒng)非常適用于汽車生產(chǎn)。”

    Sampson解釋說,其原因在于汽車制造商“有能力為一項(xiàng)特定的工藝技術(shù)設(shè)計(jì)零件”,而對于那些沒有專門為像激光焊接這樣的技術(shù)重新設(shè)計(jì)零件自由的行業(yè)而言,這通常是一項(xiàng)障礙。

    “隨著自動(dòng)化變得更加主流,也更加經(jīng)濟(jì),機(jī)器人變得更容易編程,我們預(yù)計(jì)激光焊接應(yīng)用會隨之增加,”Sampson說,“我們的工作是讓技術(shù)走向應(yīng)用。”

    “隨著自動(dòng)化變得越來越經(jīng)濟(jì)、機(jī)器人變得越來越容易編程,我們預(yù)計(jì)激光焊接的應(yīng)用會隨之增加。”—— Bryce Sampson, IPG

    擺動(dòng)和焊縫追蹤

    IPG的擺動(dòng)和焊縫追蹤焊接頭適配器,使得制造商在焊接如鋁、銅和鈦等易產(chǎn)生高反的光亮材料時(shí),能夠獲得一致的焊接效果。過去焊接此類敏感材料時(shí),通常會導(dǎo)致諸如氣孔和熱裂紋等缺陷。

    在加工那些難以焊接的材料時(shí),IPG的擺動(dòng)和焊縫追蹤焊接頭適配器能夠確保焊縫的一致性。

    有了擺動(dòng)焊接頭,制造商可以調(diào)整不同的模式、振幅和頻率,以最大限度地優(yōu)化工藝,將缺陷降到最低。另外,IPG的這款擺動(dòng)焊接頭還允許制造商焊接不同材質(zhì)的金屬。一般情況下,一種材料會比另一種材料具有更高熔點(diǎn)或更高反射率的兩種金屬。

    通過擺動(dòng)頭可以控制兩種材料的熔化行為,并通過選擇正確的擺動(dòng)參數(shù)來平衡它們。通過控制金屬間化合層的熔化和凝固,來提高焊接質(zhì)量。

    “我們將兩種技術(shù)整合為一個(gè)緊湊的模塊。”Sampson說,“這種設(shè)計(jì)有利于同步激光束擺動(dòng)和焊縫跟蹤。通過擺動(dòng)激光束,焊接質(zhì)量和表面光潔度得以提升。”

    同時(shí),當(dāng)焊縫位置發(fā)生變化時(shí),焊縫跟蹤器能夠自動(dòng)調(diào)整焊接頭的橫向位置。 “焊接頭在沒有填充材料的情況下,提升了間隙搭橋能力,并可得到高質(zhì)量焊縫表面,同時(shí)整條焊縫的一致性也可明顯提升。”Sampson說。該模塊即插即用,并與IPG的D50大功率焊接頭兼容。

    清洗與打標(biāo)

    光纖激光器在消融、打標(biāo)和雕刻領(lǐng)域的應(yīng)用不斷增多。

    激光消融正在吸引來自航空航天和汽車等領(lǐng)域越來越多客戶的群體關(guān)注。該工藝可用于去除油漆、清潔模具或在焊接前去除氧化層和涂層。“它的速度更快,并且產(chǎn)生的廢料更少。”Sampson說道。

    此外,打標(biāo)和雕刻是光纖激光器以性能著稱的另外兩種應(yīng)用。“這實(shí)際上是我們最大的市場之一。”Sampson說。

    “可追溯性需求和規(guī)格的多樣性,特別是在醫(yī)療器械領(lǐng)域,使得能夠?qū)α慵M(jìn)行打標(biāo)和雕刻至關(guān)重要。”

    光纖激光器也正在越來越多地與自動(dòng)化加工相結(jié)合。“現(xiàn)在,高產(chǎn)量需求正在驅(qū)動(dòng)制造商做出零件生產(chǎn)線自動(dòng)化的決策,”Sampson說,“與此同時(shí),制造商也必須要考慮零件設(shè)計(jì)。如果零件合適自動(dòng)化生產(chǎn)、并且有量產(chǎn)需求,那么光纖激光器自然會成為自動(dòng)化解決方案的一部分。”

    IPG的構(gòu)建模塊——光纖和泵浦二極管,為公司提供了一個(gè)“以更低成本提供更高輸出功率和卓越光束質(zhì)量的產(chǎn)品平臺。其包層側(cè)泵技術(shù)和分布式單管泵浦架構(gòu),是將光纖激光器技術(shù)應(yīng)用于眾多行業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

    “我們是一家垂直整合的公司,”Sampson解釋說,“我們成功的關(guān)鍵是我們的技術(shù)都是自己開發(fā)的,這使其成本更加低廉。我們能夠盡可能廣泛地構(gòu)建我們的網(wǎng)絡(luò),因?yàn)槲覀兊漠a(chǎn)品獨(dú)立于任何其他品牌。我們正在嘗試通過與盡可能多的人合作,來擴(kuò)大光纖激光器在市場上的應(yīng)用。”

    光纖激光打標(biāo)機(jī)是一款目前市場上最先進(jìn)的針對金屬和工程塑料激光打標(biāo)的產(chǎn)品。早期都是進(jìn)口光纖激光器有穩(wěn)定的市場,比如,IPG,但是配件成本太高,能大量采購的企業(yè)也不太多,除非是剛性需求。隨著國產(chǎn)光纖激光器的技術(shù)提升,以及超高速掃描振鏡和數(shù)字打標(biāo)卡的應(yīng)用,光纖激光打標(biāo)機(jī)應(yīng)用越來越高。因?yàn)橛布|(zhì)量的提升,采購成本的下降,也越來越多的人關(guān)注到光纖激光打標(biāo)機(jī)。光纖激光打標(biāo)機(jī)采用風(fēng)扇冷卻,輸出光束質(zhì)量好,打標(biāo)精度高,使用壽命長,免維護(hù),整機(jī)體積小,集成度高,通常采用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),能滿足對標(biāo)記深度,光滑度,精細(xì)度要求較高的領(lǐng)域。

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