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多用途纤维激光面世

2007-05-12 10:43
安娜PARKER
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        在工业生产中,激光是一个不可或缺的工具,可以用于切割汽车金属片、硬化涡轮叶片、焊接航天器等。但是,迄今为止,工业激光只能有效完成一项特定任务——硬化、切割或者焊接金属,而且激光器通常很大很笨重。据德国弗劳恩霍夫(Fraunhofer)协会网站5月3日报道,该协会材料和射线研究所(IWS)的研究人员将在2007年慕尼黑国际应用激光、光电技术贸易博览会上展示一种新的多用途激光——纤维激光系统,它不仅可以硬化、切割,需要的话也可以焊接金属。

        过去很长一段时间,纤维激光的应用都仅限于电子通讯。在传输电话和网络信号的玻璃光纤中,纤维激光的信号正好足够强到可以传送微小的光脉冲。过去几年中,纤维激光已经发展到可以输出几千瓦功率的光,而厚度只有50微米。

       过去,只有通过大量技术努力,才能使激光用于复杂的三维构件。而纤维的优点是像电缆一样灵活,柔韧性强,纤维激光可以用于具有复杂外形的器件。IWS的研究人员给这套新开发的激光切割、硬化系统装备了一个机械手臂,巧妙地引导纤维,使得激光可以进入复杂器件最不易进入的角落。

        另外,纤维激光产生光的波长约为1微米,非常容易被钢和铝吸收,能量很容易穿透材料。因此,在同样能量输出和10微米波长的情况下,纤维激光切割的速度是二氧化碳激光的两倍。并且它可以用于许多材料的加工,可以被轻松、灵活地整合进生产线。

       “我们的系统更适合中小型企业,因为传统的单任务激光系统对它们来说不划算。”IWS的Steffen Bon?覻博士表示。在试验计划中,系统的功能已经扩展到焊接。另外一个让它受欢迎的优点是尺寸——不算机械手臂的话,纤维激光器的大小约相当于一个冰箱,仅仅是二氧化碳激光器的一半。

        据介绍,系统的多功能性主要归功于激光束自身的质量。纤维产生非常均匀的光线和一个很小的焦点。因此激光可以更有效地集中能量,更加迅速、准确地运行。另外,由于改进的聚焦能力,现在可以从更远的工作地点进行高速远程控制。

        二氧化碳激光目前占有90%以上的市场份额,但是它们主要用于切割金属平板,而不适用于更复杂的几何形状。并且,二氧化碳激光能量转化率只有6%~10%,而纤维激光能达到20%。据介绍,纤维激光其他的优点包括紧凑的结构和高使用寿命。

        当然,除了二氧化碳和纤维激光,二极管激光也有自己的市场。它同纤维激光一样产生短波长、易吸收的光线,容易穿透金属。硬化要求较大的焦点,以便于在短时间内加工更大的表面;而为了更准确地切割,焦点越小越好。这对二极管激光是个难题。相对而言,二极管激光较便宜,但对那些需要切割、焊接的公司来说用处不大。未来,纤维激光可以实现这3个功能。“第一个纤维激光系统已经在汽车工业中使用了。”IWS激光切割应用项目主管Thomas Himmer博士表示。

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