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激光之家 除了金属加工光纤激光器再次打开新方向!

发布时间:2023-12-04 21:32:18   来源:斯诺克直播吧

  近几年,国产光纤激光器进步很明显,形成了高功率、高亮度、高集成等技术路线,在材料加工应用领域不断发掘新的市场机会,成为产业高质量发展的重要推动牵引力。另一方面,随着非金属材料在新能源、生物医疗、新型显示等新兴起的产业应用愈发广泛,激光加工替代传统工艺也成为行业发展的重要方向。

  从原理上来看,2μm波段处于人眼的安全波段,对NO、H2O、CO2等有着良好的吸收谱线,能应用于激光雷达、空间通信、生物医疗、材料加工等多个方向。

  在材料加工领域,金属加工预估占据了工业激光市场超过85%的份额,而非金属加工目前只占据不到15%的份额。目前,欧洲、美国与日本在非金属加工工艺开发与探索方面处于领头羊。由于工艺不够成熟,加之应该要依据不一样的材料,适用不一样的功率、波长的激光,国内在非金属加工领域关注并不多。近些年,在节能减排的大背景下,非金属材料应用愈发普及。

  以汽车行业为例,“以塑代钢”正成为轻量化的重要举措,无论是外装饰件、内装饰件,塑料用量都在不断地增加。随着工程塑料硬度、强度、拉伸性能的逐步的提升,塑料车窗、车门、骨架甚至更多的汽车关键性部件都在采用塑料替代钢材料。而这也将进一步带动非金属材料激光加工应用的普及。

  从波段来看,2μm激光器在材料处理特别是塑料处理方面很具有吸引力,大多数相近的塑料材料在2μm附近有足够强的吸收,所以能直接进行材料处理,用吸收的能量能够直接进行切割、熔接和标刻。基于非金属材料加工需求的发展,2μm激光器成为近十年光纤激光器领域研究热点。

  为了进一步满足应用需求,国内光纤激光器领域“隐形冠军”杰普特特别推出了新一代2μm CW掺铥光纤激光器,平均输出功率达到200W,中心波长1940nm,采用水冷散热及抽屉式设计,具有电光转换效率高、能耗低、免调节维护、光纤柔性传导输出、结构紧密相连、体积小、重量轻、便于搬运及运输等众多优点,为生物医疗、塑料切割和焊接、环境监视测定等应用提供理想光源。

  激光焊接塑料又称为激光透射焊接,激光器产生的光束聚焦于待焊接区域,即激光束透过上面零件,在两零件接触面被另一个零件吸收,形成热作用区(焊缝)。热作用区处的塑料被融化,热熔状态下的塑料大分子在焊接压力的作用下互相扩散,产生范德华力,进而将两个零件紧密地连接在一起。

  相对于胶粘、热熔焊接、超声波焊接、振动焊接等传统的焊接工艺,激光塑料焊接具有无物理接触、焊接效果好平滑光洁、自动化程度高等优势。由于PP、PC、PMMA等热塑性塑料对于2μm波段光的吸收率相对可见光与近红外波段有明显提高,采用2μm掺铥光纤激光器焊接更具竞争力。

  在汽车应用中,PC材料在大灯中的塑料类材料中占比50%左右,通常用于汽车尾灯壳体及饰板。PP材料在车灯塑料类材料中占比30%左右,通常用于尾灯的后盖、饰板和线束导槽、前照灯的壳体和后盖。而PMMA光学性能优异,透光率可达90%-92%,折射率1.49,表面硬度高和及综合性能优异,主要用作光学透明制品、尾灯外配光镜和车内氛围灯的光导材料。

  通过采用杰普特2μm CW掺铥光纤激光器进行PP、PC、PMMA材料焊接测试,可实现均匀一致焊缝,焊缝平整光滑、无气孔、无过烧等现象。其中,在PC材料焊接中,1.5mm焊宽下剪切力超过1300N,测试母材断裂。PP材料焊接,2mm焊宽下剪切力超过1000N,测试母材断裂。PMMA材料焊接中,1.3mm焊宽下剪切力超过800N,测试母材断裂。

  而在异种材料焊接中,杰普特2μm CW掺铥光纤激光器表现依旧很出色。经过测试,PC透+PMMA黑色样板测试焊道平稳一致,可得到一定效果焊接效果;PMMA透+PC黑色样板测试焊道出现轻微波动,拉力测试母材断裂,可得到一定效果焊接效果。

  激光塑料焊接现主要使用在在车灯、汽车仪表盘和汽车零配件等塑料制件。根据中国汽车工业协会数据,1月至9月,中国汽车产销累计2107.5万辆和2106.9万辆,同比分别增长7.3%和8.2%,保持稳定增长趋势。随着中国新能源汽车的快速崛起,对于塑料加工的需求愈发旺盛。作为一种新型焊接工艺,2μm光纤激光器将得到进一步应用普及。

  生物医疗分析仪器通常要求无菌,不能有任何化学物质参杂等等。激光焊接作为一种非接触式焊接方法,非常适合这类产品的生产。在医疗器械领域,塑料激光焊接主要使用在于注射系统、医疗电子设备、各种人造移植及造口产品等等。

  除了塑料焊接之外,2µm激光在水里有合适的吸收峰,特别适合于医疗应用,可以让激光在皮肤内的穿透深度不超过几百µm。生物组织的主要成分是水,对2µm激光的高吸收能轻松实现极小范围的加热,以此来实现精密切割,迅速止血,是许多外科手术的最佳选择。

  尺寸仅50μm微作用区域能够保持角质层支架不变,实现表皮的新生与重建,短期即可修复;激光精准作用真皮层,可激发肌肤微创机制,完成胶原再生重塑;同时需微秒级动态脉冲时间,千赫兹高速阶跃响应,体验快速舒适...这些都是2µm激光的优势!

  根据研究机构Allied Market Research市场调查与研究报告,2016年全球激光医疗市场达到51.16亿美元,预计2023年将增加至125.86亿美元,年均增长约为13.6%。中国医疗器械行业协会激光医疗市场调查与研究显示,全国各主要医院目前大多已建立了激光医疗中心。随着关键技术不断突破,中国激光医疗产业有望迎来新的爆发期。作为理想的光源,2µm激光也将大显身手!

  相对于金属加工,以塑料为代表的非金属材料加工对于光源品质和工艺技术要求更高。杰普特在激光领域深耕多年,同时拥有脉冲、连续、固体、超快激光器技术及核心自动化技术。2μm CW掺铥光纤激光器的发布,将助力激光新应用市场的打开,为产业链提供更具竞争力的光源!

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