IASK_高功率IPG光纖激光器應(yīng)用簡介IASK_高功率IPG光纖激光器應(yīng)用簡介/IASK_高功率IPG光纖激光器應(yīng)用簡介高功率IPG光纖激光器應(yīng)用簡介一、IPG光纖激光器簡介1.光纖激光器簡介光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器，光纖激光器可在光纖放大器的基礎(chǔ)上開發(fā)出來：在泵浦光的作用下光纖內(nèi)極易形成高功率密度，造成激光工作物質(zhì)的激光能級“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”，當合適加入正反應(yīng)回路（構(gòu)成諧振腔）即可形成激光振蕩輸出。2.光纖激光器的優(yōu)勢第一是使用成本低，光纖激光器代替了不穩(wěn)固或高維修成本的傳統(tǒng)激光器。其次，光纖激光的柔性導(dǎo)光系統(tǒng)，特別簡單與機器人或多維工作臺集成。第三，光纖激光器體積小，重量輕，工作地址可挪動。第四，光纖激光器能夠達到亙古未有的大功率（至五萬瓦級）。第五，在工業(yè)應(yīng)用上比傳統(tǒng)激光器表現(xiàn)更優(yōu)勝。它有適用于金屬加工的最正確波長和最正確的光束質(zhì)量，并且光纖激光器在每米焊接和切割上的花費最低。第六，一器多機，即一個激光器通過光纖分光成多路多臺工作。第七，免保護，使用壽命長。最后，因為其極高的穩(wěn)固性，大大降低了運轉(zhuǎn)中對激光質(zhì)量監(jiān)控的要求。簡單來說就是高功率下的極好光束質(zhì)量，高光束質(zhì)量下的極好電光效率，高功率高光束質(zhì)量下的極小體積、可挪動性和柔性。3.IPG簡介全世界最大的光纖激光制造商IPGPhotonics由ValentinGapontsev博士于1991年創(chuàng)辦，總部設(shè)在美國東部麻省。IPG在德國、美國、俄羅斯和意大利設(shè)有生產(chǎn)、研發(fā)基地，并在全球設(shè)有銷售和服務(wù)網(wǎng)點，覆蓋美國、英國、歐洲、印度、日本、韓國、新加坡和中國，并于2006年在美國納斯達克上市。十八年來，IPG致力于縱向合成，全部的核心配件均為IPG研發(fā)、生產(chǎn)和擁有，同時也是獨一一個能為客戶供給高性價比的光纖和半導(dǎo)體激光器的廠家。高功率是IPG的優(yōu)勢。全世界已有上千臺IPG的高功率（>1KW）光纖激光器在汽車制造、船舶制造、海上平臺和石油管道、航空航天和技術(shù)加工等工業(yè)領(lǐng)域中得以應(yīng)用。在日本，我們向豐田、三菱、住友在內(nèi)的客戶售出了數(shù)百臺IPG的大功率光纖激光器。這些激光器的成功應(yīng)用，說了然IPG光纖激光已成熟，且成為制造業(yè)的技術(shù)工具之一。依近期國內(nèi)各廠家、院校、集成商對IPG光纖激光器大批的訂單來看，光纖激光在中國市場寬泛應(yīng)用的場面會很快到來，特別是在金屬加工（切割、焊接、熔覆、迅速成型等）方面。二、高功率光纖激光應(yīng)用領(lǐng)域1.激光焊接領(lǐng)域的應(yīng)用光纖激光器的光束質(zhì)量好，連續(xù)功率大，適用于深熔焊和淺表熱導(dǎo)焊。連續(xù)激光經(jīng)過調(diào)制可供給激光脈沖，從而獲取頂峰值功率和低均勻功率，適用于需要低熱輸入要求的焊接。因為高功率激光的調(diào)制頻次高達1萬赫茲，因此能夠提升脈沖焊接的產(chǎn)能。光纖輸送方式使激光能夠靈巧地集成在傳統(tǒng)焊鉗、振鏡頭、機器人和遠程焊接系統(tǒng)內(nèi)。不論采納何種光束輸送方式，光纖激光器都擁有無可比較的性能。典型的點焊應(yīng)用包含依賴振鏡頭傳遞光束，從而達成剃須刀片和硬盤撓曲的焊接，從而充分地利用光纖激光器的脈沖功能。光纖激光器的光斑小，焦距長，因此遠距離激光焊接的能力大大提升。1-2米的工作間距與傳統(tǒng)機器人對比使工作地區(qū)提升了數(shù)倍，裝備光纖激光器的遠程焊接工位包含車門焊接、多點焊接和整個車身框架的搭接焊接。光纖激光器焊接的其他例子包含傳動部件全熔焊、船用厚鋼板深熔焊、電池組密封焊接、高壓密封等等。圖1展現(xiàn)了光纖激光焊接的成效。圖1.激光焊接的應(yīng)用2.激光切割領(lǐng)域的應(yīng)用波長1070nm的摻鐿光纖激光器是激光切割的理想光源，光纖激光器在切割領(lǐng)域的部分長處包含工作波長、數(shù)千瓦功率、優(yōu)秀的波束質(zhì)量、有效功率范圍大、功率穩(wěn)固、光斑小。光纖激光器的動向工作功率范圍特別大，即使激光功率發(fā)生變化，光束焦點及其地址依舊保持固定，從而使每次的辦理結(jié)果一直保持一致。經(jīng)過改變光學(xué)裝置的配置可大范圍的改變光斑尺寸，從而同意終端用戶依據(jù)切割資料和壁厚選擇相應(yīng)的功率密度。光纖激光器光束質(zhì)量高、光斑小、脈沖能量高，特別合適薄資料的精良切割。脈沖切割方式產(chǎn)生的熔渣和熱影響區(qū)（HAZ）極小，是很多微加工領(lǐng)域必不行少的切割方式。光斑小，功率密度就高，相應(yīng)的切割速度就快，切縫質(zhì)量好。光纖激光器脈沖調(diào)制切割的例子包含心血管支架切割、太陽能電池板硅片切割、模具切割等。高功率多模激光平常用于薄板材和厚板材的連續(xù)切割。因為景深大、光斑小，因此厚金屬切割時形成的切口小，切壁直。高功率多模激光的常有應(yīng)用領(lǐng)域包含汽車車身部件的3-D切割，如液壓成形管件、耐高溫鋼等，航空領(lǐng)域鋁、鈦合金材料的鉚釘孔切割，造船和鋼鐵行業(yè)的厚鋼板切割。圖2展現(xiàn)了光纖激光切割的過程。圖2.激光切割的應(yīng)用3.激光表面辦理應(yīng)用激光是使各樣工具和表面硬化的優(yōu)良熱源。這類熱源能夠使資料的金相構(gòu)造發(fā)生變化，使表面硬化，從而提升資料的耐磨性。表面硬化辦理所選擇的激光種類主要取決于部件自己，絕大部分硬化應(yīng)用需要使用連續(xù)光束，比方絕大部分工業(yè)工具上使用的軌道的硬化。部分精密/渺小部件的硬化需要使用脈沖激光。平常任何激光都可用于硬化辦理，主要看它們可否達到所要求的硬化深度和硬度。圖3展現(xiàn)了激光表面辦理的應(yīng)用。圖3.激光表面辦理的應(yīng)用三、國內(nèi)高功率光纖激光應(yīng)用實例北京工業(yè)大學(xué)激光工程研究院和寶鋼股份寶鋼分企業(yè)采納IPGYLR一6000光纖激光器對寶鋼生產(chǎn)的汽車用700Mpa1.5mm厚高強鋼板進行了焊接試驗，并對焊接樣品的焊接區(qū)和母材進行顯微組織分析。結(jié)果表示焊接地區(qū)經(jīng)過激光快熱快冷后形成均勻渺小的等軸晶，均勻晶粒尺寸較母材渺小。對焊接后樣品進行力學(xué)性能測試，試樣的斷裂地址為母材，表示焊接對母材的力學(xué)性能的影響不大，能夠使用光纖激光實現(xiàn)車用高強鋼的高質(zhì)量焊接。當前華工法利萊推出技術(shù)當先的三維光纖激光切割機，經(jīng)過龍門固定倒掛機器人或立式固定機器人底座、光纖激光器柔性傳輸高質(zhì)量的激光到切割頭、獨立開發(fā)的PLC集成控制機器人、激光器等部件對汽車三維部件進行異形加工。該設(shè)施主要生產(chǎn)部件厚度在0.5-2mm，擁有方便三維部件的加工、投資成本低、使用成本保護低、操