碟片激光器在汽車行業(yè)典型應用解析

時間：2022-11-24

碟片式激光器的概念早在19世紀90年代就已建立，現(xiàn)行的開發(fā)加大了每個碟片的功率，并且提高了光束質(zhì)量和效率。不過，即使現(xiàn)在每個碟片是6千瓦，這個*特的激光規(guī)律仍沒有達到每個碟片的輸出功率或者光束質(zhì)量的基本極限。碟片式激光器概念為未來工業(yè)激光器加工樹立了**、靈活的設計理念。

較小的占地面積，以及較少的投資、操作成本，使制造商能較有精力實現(xiàn)碟片式激光器技術：安裝了3000臺高功率碟片式激光器，應用到切割、焊接、激光復合焊、激光金屬熔覆焊接等領域，并且每年要1000臺激光器。碟片式激光器已經(jīng)成為了穩(wěn)定可靠的工業(yè)加工工具。下文將探討三個工業(yè)應用，碟片式激光器是其合適的加工伙伴。

切割熱成形鋼材

在汽車行業(yè)，切割熱成形零部件已經(jīng)成為非常重要和快速發(fā)展的一種應用。然而，當高強度零部件（拉伸強度通常大于 1500 MPa）大量減少，乘客安全性提升，新的加工挑戰(zhàn)也隨之而來——傳統(tǒng)剪切工具損耗快，要剪切邊緣通常有裂紋的困擾。較終，激光加工是一能在保證高產(chǎn)量的情況下切割熱成形部件的加工方法。3千瓦和4千瓦碟片式激光器中的高光束質(zhì)量（4 mm-mrad）是切割**強三維不見的**工具。在這種情況下，碟片式激光器和TruLaser Cell 8030搭配使用，一臺專門為熱成形切割市場設計的多軸系統(tǒng)誕生了（見圖1）。多軸系統(tǒng)**的光束質(zhì)量、短波長以及高度動態(tài)和穩(wěn)定的特點，為制造商提供了高效的生產(chǎn)方式，并能適應要求較高的汽車制造環(huán)境。

但是為什么使用碟片式激光器？以一個激光切割6305毫米長、1.8毫米厚的汽車B柱案例來說明它的優(yōu)點。在2005年，這個B柱可以用一臺3200瓦的二氧化碳激光器在120秒內(nèi)切割完成。如果也加工同樣的部件，使用4千瓦碟片式激光器，激光器1微米波長的耦合優(yōu)點，提升的系統(tǒng)動態(tài)性和增強的激光功率使得加工在47秒內(nèi)就可完成，節(jié)約73 秒?；蛟谕瑯拥臅r間里，用二氧化碳激光器可以切割一個部件，而用碟片式激光器則可以切割**過2.5個部件。

動力傳動系統(tǒng)焊接

多年來，動力傳動零部件的激光焊接一直使用二氧化碳激光器，使用氦氣作為保護和等離子體抑制氣體。由于氮氣的成本增加而且難以**，制造商已經(jīng)在研究其它高能量光束解決方案，例如碟片式激光器，因為它的波長不需要氣體或者使用氬氣作為保護氣體。碟片式激光器的高光束功率能滿足滲透和輸出要求。另外**的光束質(zhì)量和聚焦能力確保較低熱輸入和低變形率。比起二氧化碳激光器10%左右的WPE，碟片式激光器的WPE接近30%，給制造商提供了經(jīng)濟優(yōu)勢。碟片式激光器焊接的典型形狀如圖2所示，顯示了焊縫的高縱橫比。

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