1材料対レーザー波長
1960年に最初のレーザーの誕生以来 60年以上の開発を経て レーザーは 最も鋭くて正確なナイフとして 徐々に私たちの生活で使用されていますレーザーと生物学を組み合わせたレーザー治療,レーザー手術,レーザー診断などの側面で日常生活に徐々に浸透しています.設備製造分野高性能レーザー機器は,高度な機器製造分野,例えば航空,航空宇宙,自動車高速鉄道や船舶において,超短パルスレーザーは,微細な機械加工において,掘削,彫刻,溝,表面質感,表面修正,トリミング,清掃と太陽光発電の他の側面半導体ポンプ技術の急速な発展により,1um波長近赤外線レーザーは,何年もの間開発されて工業加工の応用において中心的な地位を占めています.1um近赤外線ファイバーレーザーは,その広範な電力カバーのために広く使用されるレーザータイプになりました.銅は鉄とアルミニウムに次いで世界で3番目に使われている金属です.銅材料は,現代産業加工で最も広く使用される金属材料の1つです銅産業連鎖のターミナル需要構造は,航空宇宙,高速列車,インテリジェントターミナル製品,電子通信,自動車高級産業用アプリケーションの主な基準です. 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 copper図1は,異なる波長のレーザー用で一般的に使用される金属材料の吸収曲線を示しています.異なる金属によるレーザーの吸収率は,異なる波長で大きく異なることが見られます.図2は,金属銅のみの異なる波長での吸収率比較曲線を示しています.銅の近赤外線波長 (約1ミクロン) の吸収率は5%未満レーザーの95%が反射され,レーザー自体も損傷します.緑色の光波長 (515nmと532nm) での銅の吸収率は40%以上です材料そのもののレーザー波長の選択性は,高反射材料の精密加工のための最も理想的な波長が短い波長 (≤700nm) であることを決定します.
超紫外レーザーの短波長と比較して,材料科学の現在のボトルネック制限は,安定した高功率紫外レーザー出力を実現することをサポートすることはできません.100 ワット 以上 の 紫外線 レーザー は 極めて 希少 です反対に,様々な国の科学者の努力によって,商業的なグリーンレーザーは近年,大きな進歩を遂げています.ドイツのTRUMPFとアメリカのIPGは,3キロワットと1キロワットの超高電力グリーンライト出力を獲得しました円光レーザー技術とファイバーレーザー技術によって高功率連続緑光レーザーは,現在の産業用アプリケーションにおける2つの重要な問題において極めて重要な役割を果たしています銅材料の3D印刷と精密溶接
2高功率グリーンライトの応用展望と利点
2021年の第14回中国国際電池技術展では,ドイツのTRUMPFが3キロワットの高電力連続緑光ディスクレーザーをデビューしました.この製品の平均出力量は 3キロワットです緑レーザーシリーズの中で最も強い電力を表しており,銅やアルミなどの反射性のある材料の溶接に非常に適しています.特にリチウム電池業界では,新エネルギー自動車の電池が代表されていますトルンPFのグリーンレーザー (1000W~3000W) は,銅のホイルを120層まで溶接し,ほとんど噴出せず,精密で制御可能な浸透を可能にします.純銅材料の3D印刷アプリケーションでも優れた利点があります現在,中国にはまだ高性能のグリーンレーザーのギャップがあります.
2.1 高反射性金属溶接
銅材料の優れた電導性により,銅材料はリチウム電池産業,特に新エネルギー車両の電池に広く使用されています.現在,メインストリームはまだ銅の溶接のために高功率赤外線ファイバーレーザーを使用しています赤外線帯と比較して,緑光を使用した銅溶接はより効率的で,ほとんど噴霧がありません.噴霧はバッテリー処理に致命的で,噴霧は生産の安全に影響します.バッテリーの性能と使用寿命.
1064nm赤外線レーザーの銅による吸収を図3で示しています. 図3からわかるように, 溶融温度が0から1400Kに上昇すると,銅の赤外線吸収は 5% から 10% ほどにゆっくりと上昇します溶融点 (1400K) に達すると,銅 赤外線帯レーザーの吸収率は 10% から 17% へと徐々に上昇し,吸収率はゆっくりと増加します溶融点周辺の吸収力の突然の変化により,溶けた材料の一部が噴出物として放出され,また小さな穴が崩壊する可能性があります.プロセス全体を再起動させなければなりません特にリチウム電池のバックエンド溶接プロセスでは,溶接出力は電池のコストに直接影響します.
図4は,異なる温度での異なる波長 (赤外線,緑色,青色) の銅の吸収曲線を示しています.図の緑色の線は,銅が20°C (固体状態) と1600°C (溶解状態) で緑色の光を吸収する速度を表しています. 室温20°Cでは,銅が固体状態にあるとき,緑色の光帯域での吸収率は約40%です.しかし,温度が1600°Cに上昇し,銅が溶けた状態にある場合,,つまり,青い光の吸収は銅が溶けた後にわずかに減少します.銅を加工する際に安定した穴と実質的にゼロのスプレーを達成するのに役立ちますこれは赤外線レーザー溶接よりも緑光レーザー溶接の明らかな利点です.
2.2 純銅材料の3D印刷
銅材料は,優れた熱伝導性,電気伝導性,および他の優れた特性により,高級製造に広く使用されています.例えば,航空宇宙,高速列車純粋な銅材料3D印刷技術に対する直接的な応用需要があります.
金属材料の3D印刷のためのレーザー光源は,現在主に1um近赤外線単モードファイバーレーザーを使用しています.1um近赤外線単モードファイバーレーザーは,銅材料の吸収係数による低吸収係数の欠点があります.温度に大きく影響し,印刷されたサンプル密度が低く,プロセスの頑丈性が低下する.高反射性金属材料の3D印刷のための最良の光源として純粋な銅材料の3D印刷では 99.95%以上の密度を達成することができます.
3OUHKレーザーの高電力連続単調緑光
株式会社シェンzhen Gongda Laser Co.は主に"先進的な短波長ファイバーレーザー"および"レーザー精密加工ソリューション"の研究開発,生産および販売に従事しています.研究開発に専念する会社です中高功率の短波長 (緑色と紫外線) ファイバーレーザーの生産現在の主要製品は,高功率50-500Wの単調緑レーザーと100-1000WのMOPA単調パルスファイバーレーザーです.OUHKレーザーは,高功率短波長ファイバーレーザーの研究開発に注力しており,500Wの単調緑レーザーの発売を主導しています.高反射性金属3D印刷と精密溶接に使用できるGCL-500GCL-500 グリーンライトレーザーは,全ファイバーの基本周波数と外腔周波数倍増ソリューションを採用し,単モード連続グリーンライト出力は500Wを超えます.この種の製品における国内格差を埋める.
4短波長と高功率レーザーの先進的な応用にコミット
GCL-500連続単調グリーンレーザーは 優れた出力電源安定性,優れたビーム品質,高反射材料,特に銅の吸収率が高い純粋な銅材料の3D印刷に期待できます空間調節器をさらに追加することで,高速調節周波数を持つパルス緑光も得ることができる.高反射材料の精密切削と溶接にも広く応用できる. GCL-500連続単調緑レーザーは,優れたビーム品質を確保するのに役立つフリースペース出力を使用します.レーザーは,光ファイバーと結合した柔軟な送信方法も提供できます.自動制御により簡単に対応し,反射性のある材料の溶接プロセスで使用できるレーザー溶接のプロセスの長期的調査の後,異なるエネルギー分布を持つ出力スポット (ビーム形状) を使用することでよりよい溶接結果が得られることが示されました.さらにOULDレーザーのGCL-500単モジュール単モードグリーンレーザーをベースに,多モジュール空間またはファイバービームを組み合わせることもできます.フレキシブルなビームエネルギー分布で緑光出力を得ることができる.一方,数キロワット,または数千ワットの連続光ファイバーグリーンライト出力を得ることができます.高品質のレーザー溶接能力を提供する高効率で高出力レーザー 強力な短波長光源継続的な高電力グリーンレーザーは,銅材料の加工と適用のための効果的な解決策を提供することができます純銅3D印刷と高反射金属精密溶接で輝くと予想されています.