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基于高功率光纤激光的复合焊

发布日期:2021-10-07 04:40

本文摘要:2004年8月,SLVMecklenburg-VorpommernGmbH生产了首台10kW光纤激光器,这标志着光纤激光器的效率早已构建了质的飞到。在随后的十年里,人们针对激光在各种工业领域的应用于展开了大量的研究。 我们将通过几个实例,分析10kW光纤激光器现场试验的结果和经验,并以此作为激光器推广应用的参照。

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2004年8月,SLVMecklenburg-VorpommernGmbH生产了首台10kW光纤激光器,这标志着光纤激光器的效率早已构建了质的飞到。在随后的十年里,人们针对激光在各种工业领域的应用于展开了大量的研究。

我们将通过几个实例,分析10kW光纤激光器现场试验的结果和经验,并以此作为激光器推广应用的参照。  1.高功率光纤激光器效率的大跨步  近年来,人们早已研制出了可用作高功率激光设备的5kWNd:YAG激光源,然而,由于电光切换效率仅有6%,且机身可观,所以无论是全然的泵浦光源,还是二极管泵浦Nd:YAG激光源,仍无法战胜固态激光源。随着光纤激光器输出功率的进一步提高,光纤激光器开始向着原本不能用于CO2激光源的应用领域前进。

在过去的三年里,工业领域用于的多种激光源中,光纤激光器的重要性早已开始日益突显。  2002年5月,IPG光子公司发售了首款输出功率超过1kW的光纤激光器。同年11月份,输出功率已提高至4kW。

2003年3月,10kW光纤激光器问世。自此,IPG早已先后发售24款具有有所不同输出功率的光纤激光器,用户遍布美国、欧洲和亚洲。

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  波长为1070nm的掺入镱光纤激光器以其外形小巧,光电切换效率多达25%,以及极好的光束质量而备受瞩目。其主要起到原理是在激光谐振腔内,通过多种光能对系统,分解、引领并操作者激光光束。光纤激光器由含有特定稀土离子(如镱、铒、钕、铥等)的玻璃光纤所构成的双包层线圈包含。

泵浦二极管通过多模纤维构成的双包层线圈,将能量流经有源光纤。有源光纤内部必要分解激光谐振腔,能量获得增益后通过一根无源单模光纤输入。

将多个单模光纤实时输入,我们就可以获得一台功率缩减到的kW级光纤激光器。由于用于的是光纤到光纤的整体设计,所以几乎不必须调整或偏移反射镜及其他光学元件(如图1右图)。

  图1:光纤激光器的原理(左图),380W模块及一台光纤激光器内部的模块人组  与其他具备类似于输出功率的激光系统比起,光纤激光器,再行再加预计100000小时不间断操作者使用寿命的二极管的确保成本似乎更加较低。此外,由于光纤激光器的设计灵活,操作者简单,可终端的光纤最久平均200m,因此尤其限于于那些必须高功率、灵活性传输及低迁移性激光源的领域。

  2004年8月,全球首台10kW光纤激光器在德国罗斯托克市的SLVMecklenburg-VorpommernGmbH公司问世(如图2右图)。除了可以展开试验室焊、切割成和表面打磨试验外,客户也可以自行对其展开研究和扩展。

Precitec公司早已发售了一系列焊和表面打磨用的光学头及切割成头。如果是激光-电弧填充焊接,还可以调整焊头,使其合适填充焊接系统。除了上述静态应用于系统所用于的光学加工头之外,MobilLaserTec公司还研制了一种新型激光头,用作手动引领焊及切割成。

  图2:SLVMecklenburg-VorpommernGmbH公司生产的10kW光纤激光器  2.移动激光升空基站  自从第一台10kW乃至更高输出功率的光纤激光机问世以来,SLVMecklenburg-WesternPommeraniait就很确切地意识到,这种激光源因应移动概念,无以能充分发挥更大的起到,几乎可以非常灵活地号召客户对于现场应用于的市场需求。在一个取名为DOCKLASER的欧洲项目中,工作人员环绕IPGYLR-10000光纤激光器设计并修建了一个移动激光升空基站(如图3右图)。

这个激光升空基站配有了加热设备,还腾出了一些用作放置外围设备的空间。这样一个激光升空基站,只必须用普通平板货车就能构建精彩运输。

而该项目之前用于的是来自Trumpf的4.5kWNd:YAG激光器HL2006,体积是目前的三倍之大,所以必需要中用拖车。  图3:配有10kW光纤激光机及加热单元的移动激光升空基站  2.1长距离直缝焊的机车  为了构建在横向或水平方向利用激光-GMA填充焊接工艺展开长距离直缝焊接,焊接设备生产商奥地利Fronius公司设计并生产了一种机车装置。该装置备有一台激光-GMA填充焊接光学头,一个送来丝单元,以及3个直缝焊接激光传感器MTH20,以便对焊缝形态展开跟踪。

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GMA焊单元TPS9000仅次于输出功率为900A,频率60%。机车装置与移动激光升空基站基站、焊单元及传感器掌控单元之间可以利用独立国家的控制系统展开通信。

用户通过示教器掌控整个系统。该机车装置的实地试验设于JLMPapenburg造船厂(如图4右图)。


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