不同类型的光纤激光器,在工业中有哪些典型应用

来源 : www.hydrolasers.com   发布时间 : 2020/9/18 5:09:00

激光器根据材料分类可分为光纤激光器、半导体激光器、固体激光器与C02激光器等。而在整个激光器的工业应用中,光纤激光器独树一帜,近几年发展速度最快。

目前光纤激光器的种类越来越多,根据激光输出时域特性的不同,可以将光纤激光器分为脉冲光纤激光器和连续光纤激光器。不同类型的光纤激光器在工业领域也有着不同的典型应用。

1

调Q脉冲激光器

脉冲激光器是指单个激光脉冲宽度小于 0.25 s,每间隔一定时间才工作一次的激光器。脉冲光纤激光器的主要特点是峰值功率很高,但平均功率一般较低,主要应用于激光打标、雕刻、测距等领域。

1

激光打标




调Q脉冲激光器经过近几年的发展,具有较高成熟度,基本垄断了国内打标和打彩等市场。

2

阳极铝无触感标黑

标黑是体现光源在差异化竞争的典型代表。例如,恩耐最初推出的亚纳秒窄脉宽脉冲光纤激光器,与IPG推出的几十个纳秒的光源脉冲宽度具有差异化,因此阳极铝无触感标黑是其很好的应用市场。

阳极铝上可以进行logo、字符、小字图等标黑应用,在手机加工中具有广泛的应用。



比如在手机中用铝后,要考虑到硬度、耐磨性,而表面阳极化可以克服铝合金表面硬度、耐磨损性等方面的缺陷,扩大应用范围,延长使用寿命,表面处理技术成为铝合金使用中不可缺少的一环,而阳极化技术是目前应用最广且最成功的一种技术。

3

激光油墨/PVD去除





随着手机结构越来越精细,很多部件在油墨及PVD处理后,在局部有残留,会影响美观,无法达到部件制作的工艺相应要求。因此在手机的应用当中,需要用激光对多余部分油墨或PVD膜层进行去除,如闪光灯油墨去除、触屏油墨去除、摄像头油墨去除等。

4

激光清洗



激光清洗原理图

激光清洗是现阶段比较热门的一种应用。激光是一种光源,作为一种技术手段应用到各个领域的清洗行业中,如航天航空、汽车制造、轨道交通、船舶制造、钢铁制造、电子行业等。



在激光清洗中,比较常见的是除锈、除油、除漆、除渣、除膜等。根据企业不同的业务需求,应用越来越多。我国还有两大激光清洗应用市场尚未得到广泛应用:

一是飞机除漆,从节约成本和综合情况来看,加工效益很高。但目前国内在装备研发和性能解决方案的投入上较少;相比之下,国外在该领域上的投入已比较成熟,激光除漆在航空领域已经得到逐步地推广和应用。

二是船舶行业,实际上,船舶翻新、安装等除漆需求很大。在船舶行业,激光清洗如何突破赢得市场,是后续值得关注和期待的。

2

MOPA光纤激光器

体现差异竞争的另一个典型应用即是MOPA光纤激光器。比如SPI为了寻求与恩耐和IPG的差异化发展,推出了MOPA结构的光纤激光器。虽然SPI的MOPA结构的激光器最初在寻求新的应用时,评估通用型应用价格太高,没有优势可言。但在使用的过程中发现,其波型和参数设置的可选择性多,在精细化、特殊的标记市场当中有其应用优势。随着脉冲光纤激光器功率越来越高,MOPA激光器的波型特点可较好地应用在以下方面:

1

激光微焊接技术



在很多精密结构件中,特别是手机应用中,要求焊接光斑小,如直径小于0.5 mm焊点时,这就需要MOPA结构的微焊接技术。



微焊接技术具有以下几个优点:适用于厚度小于0.5 mm各类金属薄板的焊接;微焊接技术主要采用螺旋状的焊接方式,形成微焊点,可以与底层基材很好地融合;适用于异种材料的焊接,具有较小的热影响,焊接产生的材料变形较小,这些是其非常大的优势。

2

激光去毛刺





MOPA结构光纤激光器参数设置选择性较多,所以在手机去毛刺应用中具有优势。一般部件去除毛刺后,粗糙度可控制在20 μm左右,使整体的美观性大为提高。

3

激光微孔加工

MOPA结构的脉冲光纤激光器应用在非常薄的特种金属微孔加工,这是其应用优势,加工材料不变形,孔径和孔的边缘处理的很好,加工的时间周期一般也能满足正常客户的需求。

3

QCW光纤激光器

QCW光纤激光器的出现,很大地改变了激光器的应用市场,几乎取代了灯泵激光器的市场。早期由于QCW光纤激光器价格较高,灯泵激光器仍占据一部分应用市场,但随着用户对QCW光纤激光器价格的接受程度越来越高,不断取代了灯泵激光器应用市场。随着近几年该类激光器的发展,灯泵焊接、灯泵切割机已逐渐被淘汰。QCW光纤激光器在以下方面具有典型应用。

1

激光点焊



这与MOPA结构的微焊接不同,MOPA光纤激光器是对薄金属进行焊接,焊接光斑要求小于0.5 mm;而QCW光纤激光器适用于0.7 mm甚至1 mm的金属点焊。应用范围广泛,如连接件、线材、光模块等的封装,甚至自动化焊接装备,形成批量应用。但是国产QCW光纤激光器目前市占率较低,国产化进程仍有待进一步加快。

2

激光特殊钢材切割



QCW光纤激光器的另一个优势应用是精密薄板切割和特殊材料切割领域。比如电机的定子和转子硅钢片的切割,切割精度要求较高,精度±0.01 mm。

3

激光发动机机匣制孔

国内产品目前还未渗透该应用领域。以前是通过灯抽运激光器在发动机机匣上制孔,目前已被QCW光纤激光器替代。该领域的制孔直径一般在1 mm以上。

4

激光蓝宝石切割



QCW光纤激光器在某些要求不高的蓝宝石切割领域也可以发挥优势。这有一个基本的指标需要注意,对于要求微裂纹、粗糙度在20 μm以上的蓝宝石加工,该款激光器也可达到切割要求。

4

超快光纤激光器

近几年随着超快激光器技术的应用,全光纤的超快激光器也在不断推出。全光纤超快激光器与固体超快激光器在一些应用领域存在竞争,具体有以下典型应用。

1

激光发动机高温合金制孔



发动机叶片气膜孔领域有很好的发展市场。随着发动机动力越来越大,温度越来越高,发动机有些关键部件后续会用陶瓷基的复合材料,这种材料传统的加工方式无法实现,而激光是一个很好的解决方案。目前,市场上还只有西安光机所的中科微精在进行相关工作。

2

01

激光打孔



飞秒激光器根据不同材料,在激光陶瓷打深孔如氧化锆材料钻孔,玻璃材料的打孔、盲孔等领域都有广泛的应用。

3

激光隐切





飞秒光源做激光隐切,比较大的优势是对材料的兼容性较好,在胶合玻璃、晶圆透镜、蓝宝石窗口、蓝宝石手机盖板/背板、厚玻璃、毛玻璃切割等领域具有广泛的应用。

5

连续波(CW)光纤激光器

连续光纤激光器的工业应用主要体现在高功率、高速度加工方面。



1

激光切割



12-20 mm碳钢的高速亮面切割样品

典型应用如节约成本的空气切割、体现技术的厚板小孔切割技术等。

2

激光切割加工自动化料库/柔性化钣金智能生产线

由于光纤激光器具有柔性化的制造能力,华工激光已经可提供成套解决方案。如华工激光的自动化激光切割柔性生产线,通过多元智能化激光产品解决更多的激光制造需求。同时,不仅在切割、下料等制造方面,华工激光提供的激光全自动/半自动数控激光切管系列的产品,还可应用管材切割。



3

激光三维五轴切割

这是华工激光连续光源最新的应用热点。目前这个市场在汽车热成形行业已有广泛的应用。其中,可无限回转三维切割头是其关键部件,具有无限回转、磁力防碰撞、内置水冷却系统、自动调焦、高速浮动轴等优点。



除此之外,连续光纤激光器还在白车身激光焊装线、激光手持焊、激光金属3D打印、被誉为当前可替代电镀技术最具竞争力工艺的激光超高速熔覆等方面都有广泛应用。



白车身激光焊装线



手持激光焊接

6

总结

经过市场多年验证,光纤激光器技术优势体现无疑,并广受关注。但是需要警惕的是,光纤激光器的产业发展应从竞争中寻找差异化发展,以免像光伏产业一样重蹈覆辙。

对于国内企业来说,如何提高自己光源的品质是其主要思考的问题。从全球激光器发展态势来看,不能完全依靠自身研发单打独斗,也需要通过企业并购,利用资本力量带动产业链的发展,真正打通产业链,实现产业升级。

本文根据华工激光技术总监卢飞星做客“光言万物”直播间作的“光纤激光器在工业领域的典型应用”报告内容整理而成。

封面来源:https://www.fabricatingandmetalworking.com/wp-content/uploads/2016/01/OPTIPLEX-Fiber-Cutting-1.jpg

☆ END ☆


=========分界线========

光电汇-光电产品一站式导购服务平台

相关标签:

首页 > 在线帮助 > 不同类型的光纤激光器,在工业中有哪些典型应用
首页 > 在线帮助 > 不同类型的光纤激光器,在工业中有哪些典型应用