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大功率半导体激光熔覆技术

导读: 激光熔覆加工被应用于诸多行业,以提高金属部件的表面特性或对已经磨损的零部件进行表面处理。

  激光熔覆加工被应用于诸多行业,以提高金属部件的表面特性或对已经磨损的零部件进行表面处理。基于大功率直接二极管阵列的熔覆新技术现已面市,这种技术通常能获得比传统技术更好的加工效果,同时运作成本更低,且比其他激光技术更易实施。

  熔覆即产生一层与基体材料不同成分的新表面。传统的包覆技术一般分为焊接和热喷涂两种方式。从加工材料、包覆层的质量、加工速度、工艺兼容性以及成本等方面来看,每种方式都各具特点。采用电弧焊技术熔化基体材料的表层时,通常配有保护气体(如钨极气体保护电弧焊和等离子弧焊)。包覆材料可以是焊丝或粉末形态,被电弧熔化,从而形成包覆层。焊接技术能提供全焊的冶金结合,具有高强度、耐冲击以及低孔隙率等性能。在热喷涂方式中,包覆材料被火焰或电能熔化后喷涂在工件上。此过程通常在相对低温的环境下进行,以便尽量减少可能发生的部件变形。然而其最大的缺点是:包覆层与基体材质之间是机械结合而非冶金结合,从而使附着力大大降低,耐磨性较差。

  大功率半导体激光熔覆技术

  相对于电弧焊与热喷涂方式,激光熔覆技术在质量和工艺方面具有多项优势。然而传统的激光器在输出特性、运作成本和操作的方便性等方面具有明显的不足。熔覆应用需要更优质的光源。为此,早在几年前,基于大功率半导体激光技术的熔覆系统应运而生了。

  大功率半导体激光系统由半导体激光器Bar条构成,而Bar条又包含了大量的单个激光发射器。这些发射器装配在一个独立完整的半导体基板上,总输出功率高达100W。而线性Bar条被组合到水平和垂直的堆栈块之中,使大功率直接半导体激光系统产生数千瓦的总输出功率。通过光学器件,将所有这些单个Bar条的输出汇聚成一束激光。

  目前,大功率半导体激光系统所提供的输出功率和光束特性,能够很好地与熔覆需求匹配,且在工作时极具灵活性。例如,相干HighLight D系列激光器输出功率范围为2.8~8kW(波长均为975nm),这足以应对大量的熔覆需求。

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