多用途纖維激光面世
在工業(yè)生產(chǎn)中,激光是一個不可或缺的工具,可以用于切割汽車金屬片、硬化渦輪葉片、焊接航天器等。但是,迄今為止,工業(yè)激光只能有效完成一項特定任務——硬化、切割或者焊接金屬,而且激光器通常很大很笨重。據(jù)德國弗勞恩霍夫(Fraunhofer)協(xié)會網(wǎng)站5月3日報道,該協(xié)會材料和射線研究所(IWS)的研究人員將在2007年慕尼黑國際應用激光、光電技術貿(mào)易博覽會上展示一種新的多用途激光——纖維激光系統(tǒng),它不僅可以硬化、切割,需要的話也可以焊接金屬。
過去很長一段時間,纖維激光的應用都僅限于電子通訊。在傳輸電話和網(wǎng)絡信號的玻璃光纖中,纖維激光的信號正好足夠強到可以傳送微小的光脈沖。過去幾年中,纖維激光已經(jīng)發(fā)展到可以輸出幾千瓦功率的光,而厚度只有50微米。 過去,只有通過大量技術努力,才能使激光用于復雜的三維構件。而纖維的優(yōu)點是像電纜一樣靈活,柔韌性強,纖維激光可以用于具有復雜外形的器件。IWS的研究人員給這套新開發(fā)的激光切割、硬化系統(tǒng)裝備了一個機械手臂,巧妙地引導纖維,使得激光可以進入復雜器件最不易進入的角落。 另外,纖維激光產(chǎn)生光的波長約為1微米,非常容易被鋼和鋁吸收,能量很容易穿透材料。因此,在同樣能量輸出和10微米波長的情況下,纖維激光切割的速度是二氧化碳激光的兩倍。并且它可以用于許多材料的加工,可以被輕松、靈活地整合進生產(chǎn)線。 “我們的系統(tǒng)更適合中小型企業(yè),因為傳統(tǒng)的單任務激光系統(tǒng)對它們來說不劃算。”IWS的Steffen Bon?覻博士表示。在試驗計劃中,系統(tǒng)的功能已經(jīng)擴展到焊接。另外一個讓它受歡迎的優(yōu)點是尺寸——不算機械手臂的話,纖維激光器的大小約相當于一個冰箱,僅僅是二氧化碳激光器的一半。 據(jù)介紹,系統(tǒng)的多功能性主要歸功于激光束自身的質(zhì)量。纖維產(chǎn)生非常均勻的光線和一個很小的焦點。因此激光可以更有效地集中能量,更加迅速、準確地運行。另外,由于改進的聚焦能力,現(xiàn)在可以從更遠的工作地點進行高速遠程控制。 二氧化碳激光目前占有90%以上的市場份額,但是它們主要用于切割金屬平板,而不適用于更復雜的幾何形狀。并且,二氧化碳激光能量轉化率只有6%~10%,而纖維激光能達到20%。據(jù)介紹,纖維激光其他的優(yōu)點包括緊湊的結構和高使用壽命。 當然,除了二氧化碳和纖維激光,二極管激光也有自己的市場。它同纖維激光一樣產(chǎn)生短波長、易吸收的光線,容易穿透金屬。硬化要求較大的焦點,以便于在短時間內(nèi)加工更大的表面;而為了更準確地切割,焦點越小越好。這對二極管激光是個難題。相對而言,二極管激光較便宜,但對那些需要切割、焊接的公司來說用處不大。未來,纖維激光可以實現(xiàn)這3個功能!暗谝粋纖維激光系統(tǒng)已經(jīng)在汽車工業(yè)中使用了!盜WS激光切割應用項目主管Thomas Himmer博士表示。 |