1Materiaal versus lasergolflengte
Sinds de geboorte van de eerste laser in 1960, na meer dan 60 jaar ontwikkeling, is laser, als het scherpste en meest precieze mes, geleidelijk in ons leven gebruikt.Laser wordt gecombineerd met biologie.Het heeft geleidelijk in het dagelijkse leven doorgedrongen in aspecten als laserbehandeling, laserchirurgie en laserdiagnosticatie.Op het gebied van de vervaardiging van apparatuur, speelt hoogvermogende laserapparatuur een steeds belangrijkere rol bij het snijden, lassen, meten, markeren en andere aspecten van de productie van high-end apparatuur op gebieden zoals luchtvaart, luchtvaart,auto'sIn het kader van de microbewerking spelen ultrakorte pulslasers een onvervangbare rol bij het boren, graveren, grooveren, textureren van oppervlakken, het aanpassen van oppervlakken, het trimmen, het verwerken van oppervlakken en het verwerken van de oppervlakken.schoonmaak en andere aspecten van fotovoltaïsche installatiesMet de snelle ontwikkeling van de halfgeleiderpomptechnologie, zijn de 1um-golflengte nabij-infraroodlasers in de meeste landen in de Verenigde Staten en in de Verenigde Staten in de eerste plaats in de Verenigde Staten en de Verenigde Staten in de Verenigde Staten en in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten en de Verenigde Staten in de Verenigde Staten en in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten en de Verenigde Staten in de Verenigde Staten en in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten en in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigde Staten in de Verenigdena jaren van ontwikkeling, hebben een volledige industriële keten gevormd en een centrale plaats ingenomen in industriële verwerkingstoepassingen.1um-nabij-infraroodvezellaser is een veelgebruikt lasertype geworden vanwege zijn brede vermogenHet koper is het op twee na meest gebruikte metaal ter wereld na ijzer en aluminium.Kopermateriaal is een van de meest gebruikte metalen materialen in de moderne industriële verwerkingDe terminalvraagstructuur van de koperindustrie omvat meer dan 30 subsectoren, zoals luchtvaart, hogesnelheidstreinen, intelligente terminalproducten, elektronische communicatie,en auto's, en is de belangrijkste benchmark voor high-end industriële toepassingen. 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 copperFiguur 1 toont de absorptiecurven van veelgebruikte metalen materialen voor lasers met verschillende golflengten.Het is duidelijk dat de absorptiesnelheden van lasers door verschillende metalen bij verschillende golflengten sterk verschillen.In figuur 2 worden de vergelijkingscurven van de absorptie bij verschillende golflengten voor alleen metaalkoper weergegeven.de absorptie van koper van bijna-infraroodgolflengten (ongeveer 1 micron) is minder dan 5%, dus het gebruik van infraroodlicht om kopermaterialen te verwerken is uiterst inefficiënt. 95% van de laser zal worden gereflecteerd en zal ook schade aan de laser zelf veroorzaken;De absorptiesnelheid van koper bij groene lichtgolflengten (515 nm en 532 nm) is zo hoog als meer dan 40%.De selectiviteit van de lasergolflengte van het materiaal zelf bepaalt dat de meest ideale golflengte voor precisiebewerking van hoogreflecterende materialen een korte golflengte (≤ 700 nm) is.
In vergelijking met de korte golflengte van ultraviolette laser kan de huidige knelpunt van de materiaalwetenschap de realisatie van een stabiele hoge-vermogen ultraviolette laseruitgang niet ondersteunen.Ultraviolette lasers van meer dan honderd watt zijn uiterst zeldzaamDoor de inspanningen van wetenschappers uit verschillende landen hebben commerciële groene lasers in de afgelopen jaren juist grote vooruitgang geboekt.De Duitse TRUMPF en de Amerikaanse IPG hebben een groen licht met een ultra-hoog vermogen van meer dan 3 kW en 1 kW verkregen., respectievelijk door middel van schijflazertechnologie en glasvezellasertechnologie.Een van de belangrijkste problemen van de huidige industriële toepassingen is dat de laser met groen licht met een hoog vermogen een zeer belangrijke rol speelt.: 3D-printen en precieze lassen van kopermaterialen.
2Toepassingsperspectieven en voordelen van groen licht met een hoog vermogen
Op de 14e China International Battery Technology Exhibition in 2021 debuteerde TRUMPF uit Duitsland met zijn 3-kilowatt hoge-power continue groene licht schijf laser.Het gemiddelde uitgangsvermogen van dit product is zo hoog als 3 kilowatt, die het sterkste vermogen van de huidige groene laserserie vertegenwoordigt en zeer geschikt is voor het lassen van hoogreflecterende materialen zoals koper en aluminium.Vooral in de lithiumbatterijenindustrie, vertegenwoordigd door nieuwe energievoertuigenbatterijen, kunnen TRUMPF groene lasers (1000~3000 W) tot 120 lagen koperfolie lassen zonder bijna spatteren en met een precieze en controleerbare penetratie.Groen licht met een hoog vermogen heeft ook uitstekende voordelen in 3D-printtoepassingen van zuivere kopermaterialenOp dit moment is er nog steeds een tekort aan groene lasers met een hoog vermogen.
2.1 Metalen lassen met hoge reflectie
Vanwege de uitstekende elektrische geleidbaarheid van kopermaterialen worden kopermaterialen op grote schaal gebruikt in de lithiumbatterijenindustrie, met name in de accu's van nieuwe energievoertuigen.de mainstream gebruikt nog steeds krachtige infraroodvezellasers voor koper lassenIn vergelijking met de infraroodband is koperlassen met groen licht efficiënter en heeft het bijna geen spatten.prestaties en levensduur van de batterij.
Figuur 3 toont de absorptie van 1064nm infrarood laser door koper.de absorptie van infraroodlicht door koper stijgt langzaam van 5% tot ongeveer 10%Wanneer koper het smeltpunt (1400 K) bereikt, stijgt het absorptiepercentage van infraroodbandlaser geleidelijk van 10% tot ongeveer 17%.de absorptie zal langzaam toenemenDeze plotselinge verandering van de absorptiviteit rond het smeltpunt kan ertoe leiden dat een deel van het gesmolten materiaal wordt afgevoerd in de vorm van spatten, en kan ook leiden tot het instorten van kleine gaten.Het hele proces opnieuw opstarten.Vooral bij het back-end proces van het lassen van lithiumbatterijen heeft de lasopbrengst een directe invloed op de kosten van de batterij.
Figuur 4 toont de absorptiecurven van koper voor verschillende golflengten (infrarood, groen en blauw licht) bij verschillende temperaturen.De groene lijnen in de figuur vertegenwoordigen de absorptie van groen licht door koper bij 20 °C (vaste toestand) en 1600 °C (gesmolten toestand)Bij kamertemperatuur van 20°C, wanneer koper in de vaste toestand is, is de absorptie in de groene lichtband ongeveer 40%.,de absorptievermogen daalt met ongeveer 5%, d.w.z. de absorptie van groen licht neemt na het smelten van koper enigszins af.Deze eigenschap helpt bij het bewerken van koper stabiele gaten en vrijwel geen spatten te bereikenDit is het voor de hand liggende voordeel van groen licht lasersweis over infrarood lasersweis.
2.2 3D-printen van zuivere kopermaterialen
Kopermateriaal wordt veel gebruikt in high-end productie vanwege zijn uitstekende thermische geleidbaarheid, elektrische geleidbaarheid en andere uitstekende eigenschappen.hogesnelheidstreinenIn de automobielindustrie en op andere gebieden is er een directe vraag naar 3D-printertechnologie voor puur koper.
De laserlichtbron voor 3D-printen van metalen materialen maakt momenteel voornamelijk gebruik van 1um-bij-infrarood-single-mode vezellaser.De 1um-bij-infrarood enkelmodusvezellaser heeft het nadeel van een lage absorptiecoëfficiënt vanwege de absorptiecoëfficiënt van kopermateriaal, en een grote invloed op de temperatuur, wat resulteert in een lage dichtheid van de gedrukte monsters en een slechte proces robuustheid.als de beste lichtbron voor 3D-printen van hoogreflecterende metalen materialen, kan effectief gerelateerde problemen oplossen en een dichtheid van meer dan 99,95% bereiken voor 3D-printen van zuivere kopermaterialen.
3Groen licht van OUHK Laser.
Shenzhen Gongda Laser Co., Ltd. is hoofdzakelijk bezig met onderzoek en ontwikkeling, productie en verkoop van "geavanceerde glasvezellasers met korte golflengte" en "laserprecisieverwerkingsoplossingen".Het is een bedrijf dat zich richt op onderzoek en ontwikkeling., de productie van middelgrote en hoge kracht korte golflengte (groene en ultraviolette) glasvezellasers. en Application Solutions Laser Inc.De huidige belangrijkste producten zijn 50-500W high-power single-mode green lasers en 100-1000W MOPA single-mode pulsed fiber lasers. OUHK Laser richt zich op het onderzoek en de ontwikkeling van krachtige glasvezellasers met korte golflengte en heeft de leiding genomen bij de lancering van een 500W single-mode groene laser:GCL-500 die kan worden gebruikt voor hoogreflecterend metaal 3D-printen en precieze lassenDe GCL-500 groenlichtlaser gebruikt een oplossing voor het verdubbelen van de basisfrequentie en de extracavityfrequentie, waardoor een continue groenlichtopbrengst van maximaal 500 W wordt bereikt.de binnenlandse kloof in dit productsoort opvullen.
4- Gecommitteerd aan de geavanceerde toepassing van korte golflengte en high-power lasers
De GCL-500 continue groene laser met één modus heeft een goede uitgangsvermogensstabiliteit, een uitstekende straalkwaliteit en een hoge absorptiesnelheid voor zeer reflecterende materialen, met name koper,Dit maakt het veelbelovend voor 3D-printen van puur kopermateriaal.Door een ruimtelijke modulator toe te voegen, kan ook gepulseerd groen licht met een hoge snelheidsmodulatiefrequentie worden verkregen.Dit betekent dat het ook een breed toepassingsgebied heeft bij het precisie-snijden en lassen van hoogreflecterende materialen.De GCL-500 continu single-mode groene laser maakt gebruik van vrije ruimte output, die helpt bij het garanderen van een uitstekende straalkwaliteit.die gemakkelijker kunnen worden gebruikt bij het lassen van hoogreflecterend materiaalNa langdurig onderzoek van het lasersweisproces is aangetoond dat betere lasresultaten kunnen worden bereikt door gebruik te maken van uitgangspunten (straalvorming) met verschillende energieverdelingen.BovendienHet systeem is gebaseerd op de GCL-500 single-module single-mode green laser van OULD Laser en kan ook multi-module ruimte- of vezelstraalcombinaties uitvoeren.groen licht met een flexibele energieverdelingAan de andere kant kan een doorlopend groen licht met glasvezel van enkele kilowatts of zelfs tienduizenden watts worden verkregen.het leveren van kern high-end lasersweiscapaciteiten voor hoogwaardigeEen krachtige lichtbron met een korte golflengte.Een continue groene laser met een hoog vermogen kan een effectieve oplossing bieden voor de verwerking en toepassing van kopermaterialen, en zal naar verwachting schitteren in pure koper 3D-printen en metalen met een hoge reflectieprecisie.