| ttb2016 |
2017-09-21 17:00 |
高亮度光纖激光器在遠(yuǎn)程激光加工中的應(yīng)用
高亮度光纖激光器（光束參數(shù)乘積[BPP]<1.5 mm-mrad）能夠使系統(tǒng)集成商實現(xiàn)遠(yuǎn)程加工，提升遠(yuǎn)程加工頭在作業(yè)中的安全性，并且通過與快速定位光束的掃描頭相結(jié)合，可以實現(xiàn)對鋁、銅等高導(dǎo)熱金屬，以及新型、輕質(zhì)碳纖維復(fù)合材料的遠(yuǎn)程激光切割、刻蝕與焊接。 RjPkH$u'Pj
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高功率、高亮度光纖激光器使遠(yuǎn)程激光掃描(RLS)應(yīng)用飛速發(fā)展。相比其他技術(shù)，RLS具有更強(qiáng)的靈活性和更快的加工速度，并且極大程度的縮短了大尺寸工件的加工周期。 {#4a}:3
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高亮度光纖激光器 r =vY-p
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傳統(tǒng)光纖激光器采用光纖耦合技術(shù)將多束激光輸出耦合在一起，導(dǎo)致輸出激光的亮度更低。而恩耐nLIGHT altaTM新一代光纖激光器采用了創(chuàng)新型架構(gòu)，通過將泵浦二極管和驅(qū)動器合并在獨立的泵浦模塊中，增益光纖安裝在可配置的增益模塊中，可以輸出8kW 以上的激光功率。增益模塊基于新穎的主振蕩器/功率放大器 (MOPA) 設(shè)計，可以實現(xiàn)高亮度激光輸出。此外，恩耐激光器還采用了可靠的集成式返射隔離器來保護(hù)所有模塊免受返射光的影響，可以對高反材料進(jìn)行滿功率、不間斷、穩(wěn)定的加工。這兩項技術(shù)創(chuàng)新在RLS 應(yīng)用中起到了至關(guān)重要的作用。 H.' 9] *
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RLS 系統(tǒng)的設(shè)計關(guān)鍵在于掃描頭的工作距離、焦斑尺寸以及掃描范圍。使用高亮度光纖激光器的一個好處就是它能夠增大工作距離和掃描范圍，同時能夠獲得更小的焦斑尺寸，以提高焊接速度和增大焊接熔深。表中所列的兩個商用RLS 掃描頭產(chǎn)品（SCANLAB IntelliWELD 和 IntelliSCAN）展示了更高亮度激光的好處（50μm 光纖芯徑）。從此例可以看出，掃描頭工作距離可以增加 50% 以上，同時焦斑尺寸可以縮小14%。nLIGHT 激光器可以提供功率高達(dá) 8kW 的高亮度輸出。 I2*(v%.-
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遠(yuǎn)程激光焊接 wCR! bZ w
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焊接解決方案的選擇對于每個應(yīng)用來說都是一個復(fù)雜的問題。一般來說，短焊縫數(shù)量越多，并且分布在較大的面積上（例如門、座椅結(jié)構(gòu)以及汽車總成的車體部件）。相比固定光學(xué)頭焊接，遠(yuǎn)程激光焊接（RLW）的優(yōu)勢也更大。圖 1 為采用RLW 技術(shù)后加工周期縮短高達(dá) 50% 的案例。示例同時涵蓋了高密度焊縫焊接、精密焊接 (a, b) 以及具有多條焊縫的大尺寸結(jié)構(gòu)焊接等情況。尤其是我們從 (c) 中看到，此部件的部分焊縫從頂板一直延續(xù)到底板。這種類型的結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)焊接頭進(jìn)行焊接并不容易實現(xiàn)。 @f p@1n
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此外，RLW 可以為焊接工藝控制提供很多先進(jìn)功能，例如，如果需要使焊接點在焊接區(qū)域內(nèi)進(jìn)行擺動，或加工過程包含復(fù)雜的焊接形狀（圓形，C形等），采用掃描方式的加工速度和精度會比使用機(jī)器人進(jìn)行小幅度高速運動的效果更好。RLW 掃描頭的掃描速度可以達(dá)到每分鐘90至180m，而傳統(tǒng)機(jī)器人的運動速度最大只有約 10m/min。 jl(D ;JnF
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高亮度光纖激光器加工高導(dǎo)熱材料時，最好是采用小光斑，以保持焊接小孔的穩(wěn)定，但此加工方式可能會使加工過程過于劇烈，產(chǎn)生大量焊接飛濺。實驗證明，高亮度激光器配合遠(yuǎn)程掃描頭的高速定位，顯著減少焊接飛濺，這是通過光束擺動確保焊接小孔穩(wěn)定來實現(xiàn)的。圖 2 表明，焊接銅、鋁時，如果不使用光束擺動模式，焊接飛濺將會很嚴(yán)重。一旦采用高頻擺動光束，焊接飛濺就會減少。此外，恩耐激光獨創(chuàng)的抗高反技術(shù)在此應(yīng)用中也不可或缺，通過安裝一個保護(hù)裝置，避免設(shè)備受到返射光的傷害。加工銅和鋁這類高反射金屬時，返射光是不可避免的，傳統(tǒng)激光器由于對返射光的天然敏感性，可能會導(dǎo)致加工不穩(wěn)定和破壞性自動關(guān)機(jī)，甚至報廢。
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