1Materiale contro lunghezza d'onda laser
Dalla nascita del primo laser nel 1960, dopo oltre 60 anni di sviluppo, il laser, come coltello più affilato e preciso, è stato gradualmente utilizzato nella nostra vita.Il laser si combina con la biologia., trattamento e diagnosi medica e scienza farmaceutica, ed è gradualmente penetrata nella vita quotidiana in aspetti quali il trattamento laser, la chirurgia laser e la diagnosi laser.Nel settore della fabbricazione di attrezzature, le apparecchiature laser ad alta potenza svolgono un ruolo sempre più importante nel taglio, nella saldatura, nella misurazione, nella marcatura e in altri aspetti della produzione di apparecchiature di fascia alta come l'aviazione, l'aerospaziale,autoveicoliPer quanto riguarda la microtrattatura fine, i laser ad impulso ultrashort svolgono un ruolo insostituibile nella perforazione, nell'incisione, nella scanalatura, nella texturazione delle superfici, nella modifica delle superfici, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio, nel taglio.pulizia e altri aspetti del fotovoltaicoCon il rapido sviluppo della tecnologia delle pompe a semiconduttori, i laser a lunghezza d'onda di 1 um nei pressi dell'infrarosso, i laser a lunghezza d'onda di 1 um, i laser a lunghezza d'onda di 1 um, i laser a lunghezza d'onda di 1 um, i laser a lunghezza d'onda di 1 um, i laser a lunghezza d'onda di 1 um, i laser a lunghezza d'onda di 1 um, i laser a lunghezza d'onda di 1 um, i laser a lunghezza d'onda di 1 um, i laser a lunghezza d'onda di 1 um, i laser a lunghezza d'onda di 1 um, i laser a lunghezza d'onda di 1 mm, i laser a lunghezza d'onda di 1 mm, i laser a lunghezza d'onda di 1 mm, i laser a lunghezza d'onda di 1 mm e i laser a lunghezza d'onda di 1 mm.dopo anni di sviluppo, hanno costituito una catena industriale completa e occupano una posizione centrale nelle applicazioni di trasformazione industriale.Il laser a fibra vicino infrarosso 1um è diventato un tipo di laser ampiamente utilizzato a causa della sua ampia copertura di potenzaIl rame è il terzo metallo più utilizzato al mondo dopo ferro e alluminio.Il materiale di rame è uno dei materiali metallici più utilizzati nella moderna lavorazione industrialeLa struttura della domanda di terminali della catena dell'industria del rame copre più di 30 sottosettori, quali l'aerospaziale, i treni ad alta velocità, i prodotti terminali intelligenti, le comunicazioni elettroniche, il trasporto aereo e il trasporto ferroviario.e automobili, è il principale parametro di riferimento per le applicazioni industriali di fascia alta. 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 copperLa figura 1 mostra le curve di assorbimento dei materiali metallici comunemente utilizzati per i laser di diverse lunghezze d'onda.Si può vedere che i tassi di assorbimento dei laser dai diversi metalli variano notevolmente a diverse lunghezze d'ondaLa figura 2 mostra le curve di confronto dei tassi di assorbimento a diverse lunghezze d'onda solo per il rame metallico.il tasso di assorbimento del rame delle lunghezze d'onda del vicino infrarosso (circa 1 micron) è inferiore al 5%, quindi l'uso di luce infrarossa per la lavorazione di materiali di rame è estremamente inefficiente. Il 95% del laser sarà riflesso e causerà anche danni al laser stesso;Il tasso di assorbimento del rame alle lunghezze d'onda della luce verde (515 nm e 532 nm) è superiore al 40%La selettività della lunghezza d'onda laser del materiale stesso determina che la lunghezza d'onda più ideale per la lavorazione di precisione di materiali altamente riflettenti è una lunghezza d'onda corta (≤ 700 nm).
Rispetto alla corta lunghezza d'onda del laser ultravioletto, l'attuale limitazione del collo di bottiglia della scienza dei materiali non può supportare la realizzazione di un'uscita laser ultravioletta stabile ad alta potenza.I laser ultravioletti di oltre cento watt sono estremamente rariAl contrario, grazie agli sforzi di scienziati di vari paesi, i laser verdi commerciali hanno fatto grandi progressi negli ultimi anni.La TRUMPF tedesca e l'IPG statunitense hanno ottenuto una potenza ultra elevata di luce verde superiore a 3 kW e 1 kW., rispettivamente attraverso la tecnologia laser a disco e la tecnologia laser a fibra.I laser a luce verde continua ad alta potenza svolgono un ruolo estremamente importante in due importanti problemi nelle attuali applicazioni industriali: stampa 3D e saldatura di precisione di materiali in rame.
2Prospettive di applicazione e vantaggi della luce verde ad alta potenza
Alla 14a Mostra Internazionale di Tecnologia delle Batterie in Cina nel 2021, la TRUMPF della Germania ha debuttato con il suo laser a disco di luce verde continuo ad alta potenza da 3 kilowatt.La potenza di uscita media di questo prodotto è di ben 3 kW, che rappresenta la potenza più elevata della serie laser verde attuale ed è molto adatta per la saldatura di materiali altamente riflettenti come rame e alluminio.In particolare nell'industria delle batterie al litio rappresentata dalle batterie elettriche per veicoli a nuova energia, i laser verdi TRUMPF (1000 ‰ 3000 W) possono saldare fino a 120 strati di foglio di rame senza quasi spruzzi e con una penetrazione precisa e controllabile.La luce verde ad alta potenza ha anche vantaggi eccezionali nelle applicazioni di stampa 3D di materiali di rame puroAttualmente, c'è ancora una carenza di laser verdi ad alta potenza in Cina.
2.1 Saldatura dei metalli ad alta riflessione
A causa dell'eccezionale conduttività elettrica dei materiali in rame, i materiali in rame sono ampiamente utilizzati nell'industria delle batterie al litio, in particolare nelle batterie di potenza dei veicoli a nuova energia.la corrente principale usa ancora laser a fibra infrarossa ad alta potenza per la saldatura del rameIn confronto alla banda a infrarossi, la saldatura del rame con luce verde è più efficiente e non presenta quasi nessuna schizza.prestazioni e durata della batteria.
La figura 3 mostra l'assorbimento del laser infrarosso a 1064 nm dal rame.l'assorbimento della luce infrarossa da parte del rame aumenta lentamente dal 5% a circa il 10%Quando il rame raggiunge il punto di fusione (1400 K), il tasso di assorbimento del laser a banda infrarossa aumenterà gradualmente dal 10% a circa il 17%, e poi con l'aumento della temperatura,il tasso di assorbimento aumenterà lentamenteQuesto improvviso cambiamento di assorbimento intorno al punto di fusione può causare la scarica di una parte del materiale fuso sotto forma di schizzi e può anche causare il collasso di piccoli fori.costringendo l'intero processo ad essere riavviatoSoprattutto per la saldatura dei processi di back-end delle batterie al litio, il rendimento di saldatura ha un impatto diretto sul costo della batteria.
La figura 4 mostra le curve di assorbimento del rame per diverse lunghezze d'onda (luce infrarossa, verde e blu) a diverse temperature.Le linee verdi nella figura rappresentano il tasso di assorbimento della luce verde da parte del rame a 20°C (stato solido) e 1600°C (stato fuso)Alla temperatura ambiente di 20°C, quando il rame è allo stato solido, il suo tasso di assorbimento nella banda verde è di circa il 40%.,il tasso di assorbimento scende di circa il 5%, cioè l'assorbimento della luce verde diminuisce leggermente dopo la fusione del rame.Questa caratteristica aiuta a raggiungere fori stabili e praticamente zero spruzzi durante l'elaborazione del rameQuesto è l'ovvio vantaggio della saldatura laser a luce verde rispetto alla saldatura laser a infrarossi.
2.2 Stampa 3D di materiali di rame puro
Il materiale di rame è ampiamente utilizzato nella produzione di fascia alta a causa della sua eccellente conducibilità termica, conducibilità elettrica e altre eccellenti proprietà.treni ad alta velocità, l'industria automobilistica e altri settori, vi è una domanda di applicazione diretta per la tecnologia di stampa 3D di materiale di rame puro.
La fonte di luce laser per la stampa 3D di materiali metallici utilizza attualmente principalmente laser a fibra mono-modo a 1um vicino all'infrarosso.Il laser a fibra mono-modo a infrarosso vicino a 1 um ha lo svantaggio di un basso coefficiente di assorbimento a causa del coefficiente di assorbimento del materiale di rame, e una grande influenza con la temperatura, con conseguente bassa densità di campioni stampati e scarsa robustezza del processo.come la migliore fonte di luce per la stampa 3D di materiali metallici altamente riflettenti, può risolvere efficacemente problemi correlati e raggiungere una densità superiore al 99,95% per la stampa 3D di materiali di rame puro.
3Luce verde a singola modalità continua ad alta potenza da OUHK Laser
Shenzhen Gongda Laser Co., Ltd. si occupa principalmente di ricerca e sviluppo, produzione e vendita di "laser a fibra avanzati a lunghezza d'onda corta" e "soluzioni di elaborazione di precisione laser".Si tratta di un'azienda focalizzata sulla ricerca e lo sviluppo, produzione di laser a fibra di media e alta potenza a lunghezza d'onda corta (verde e ultraviolette) e Application Solutions Laser Inc.I principali prodotti attuali sono laser verdi monomodo di alta potenza da 50 a 500 W e laser a fibra pulsata monomodo da 100 a 1000 W MOPA. OUHK Laser si è concentrata sulla ricerca e lo sviluppo di laser a fibra ad alta potenza a lunghezza d'onda corta e ha preso l'iniziativa nel lancio di un laser verde monomodo da 500W:GCL-500 che può essere utilizzato per la stampa 3D di metalli altamente riflettenti e la saldatura di precisioneIl laser a luce verde GCL-500 adotta una soluzione di raddoppio della frequenza fondamentale integrata in fibra e della frequenza extracavità, ottenendo una potenza di luce verde continua in singolo modo fino a oltre 500 W.colmare il divario interno in questo tipo di prodotto.
4- impegnata nell'applicazione avanzata di laser ad alta potenza e a lunghezza d'onda corta
Il laser verde continuo monomodo GCL-500 ha una buona stabilità di potenza di uscita, un'eccellente qualità del fascio e un elevato tasso di assorbimento per materiali altamente riflettenti, in particolare rame,rendendolo promettente per la stampa 3D di materiali di rame puro. aggiungendo ulteriormente un modulatore spaziale, si può ottenere anche luce verde pulsata con frequenza di modulazione ad alta velocità,il che lo rende anche con ampie prospettive di applicazione nel taglio e nella saldatura di precisione di materiali altamente riflettenti. Il laser verde continuo mono-modo GCL-500 utilizza l'uscita in spazio libero, che aiuta a garantire un'eccellente qualità del fascio.che possono essere più facilmente abbinati al controllo automatizzato e utilizzati nei processi di saldatura dei materiali ad alto riflessoDopo una lunga esplorazione del processo di saldatura laser, è stato dimostrato che si possono ottenere risultati di saldatura migliori utilizzando punti di uscita (formazione del raggio) con diverse distribuzioni di energia.Inoltre, basato sul laser verde mono-modulo GCL-500 di OULD Laser, può anche eseguire la combinazione spaziale o di fascio di fibra multi-modulo.può essere ottenuta una potenza di luce verde con distribuzione flessibile dell'energia del fascio■ d'altra parte, è possibile ottenere una potenza continua di luce verde in fibra ottica di diversi kilowatt o anche di decine di migliaia di watt,fornendo capacità di saldatura laser di alta qualità per, ad alta efficienza e saldatura laser ad alto rendimento, potente fonte di luce a lunghezza d'onda corta.Il laser verde continuo ad alta potenza può fornire una soluzione efficace per la lavorazione e l'applicazione di materiali di rame, e dovrebbe brillare nella stampa 3D di rame puro e nella saldatura di precisione del metallo ad alto riflesso.