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焊接

光纖技術(shù)的發(fā)展實現(xiàn)了光纖激光設(shè)備的廣泛應(yīng)用

rongpuiwing 來源:萊拓智造2019-07-11 我要評論(0 )   

光纖技術(shù)的發(fā)展,實現(xiàn)了光纖激光設(shè)備在諸多市場領(lǐng)域大規(guī)模生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。自動化有望驅(qū)動激光焊接在汽車等市場的應(yīng)用。汽車發(fā)

光纖技術(shù)的發(fā)展,實現(xiàn)了光纖激光設(shè)備在諸多市場領(lǐng)域大規(guī)模生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。

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自動化有望驅(qū)動激光焊接在汽車等市場的應(yīng)用。

汽車發(fā)動機將汽油轉(zhuǎn)化為動力,但是其分火蓋通過將高電壓從點火線圈傳遞到火花塞,使車輛運動起來。傳統(tǒng)的分火蓋已經(jīng)讓位于電子點火系統(tǒng),隨之而來的是汽車制造商的最新發(fā)展——無分火蓋點火系統(tǒng)。

得益于光纖技術(shù)進步的驅(qū)動,光纖激光器已經(jīng)獲得了長足的發(fā)展。在過去的十年間,光纖激光器的快速工業(yè)化和快速采用,在很大程度上要歸功于物理學家Valentin Gapontsev先生,是他引領(lǐng)了光纖技術(shù)的發(fā)展。

“我的夢想是看到激光器能像電腦一樣,成為批量生產(chǎn)中的一個首選工具,而不是在許多應(yīng)用中被視為萬不得已的選擇?!盙apontsev說道。

Gapontsev先生于1991年在俄羅斯成立了IPG Photonics公司。該公司從意大利電信運營商Italtel那里獲得了第一份重大合同,隨后又從戴姆勒-奔馳航空航天公司贏得了第二份合同,這促使IPG于1994年在德國開設(shè)了一家工廠。1998年,IPG在美國馬薩諸塞州伍斯特市成立了其全球總部。

2000年,IPG建造了全新高產(chǎn)能工廠,用于制造自己的二極管泵浦源。泵浦二極管是IPG的光纖激光器和放大器中的關(guān)鍵部件。

五年后,IPG在美國上市。今天,IPG能夠為光纖激光設(shè)備制造商提供從光纖和光學器件、光束耦合器與開關(guān),到加工頭、準直器(一種使光束變窄的器件)、過程控制和工具選擇等一整套完備的光束傳輸組件。


快速前行的步伐

“切割市場的趨勢是更高功率、更快速度以及切割更厚的材料?!盜PG北美銷售總監(jiān)Bryce Sampson說:“為了滿足切割市場領(lǐng)域的這些需求,光纖激光設(shè)備中所配備的激光器,必須能夠在切割材料越來越厚的情況下,提供卓越的切割質(zhì)量。我們的工作是以具有成本效益的價格,提供光纖技術(shù)?!?/span>

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IPG的光纖和泵浦二極管,不僅具有成本效益,且提供出色的光束質(zhì)量。

    Sampson表示,激光設(shè)備造商正在將IPG的激光器與他們自己的硬件和軟件結(jié)合在一起?!罢驗槿绱耍覀冊?017年美國國際金屬加工及焊接展覽會(Fabtech)上看到了許多光纖激光設(shè)備都增添了新功能,而這些功能在三年前是無法提供的?!?/span>

現(xiàn)在,在很多情況下,制造商在面對汽車和其他領(lǐng)域的零部件材料切割應(yīng)用時,都會選擇光纖激光切割機,而放棄了等離子切割機和水射流切割機。

然而,光纖激光器在材料切割領(lǐng)域之外的應(yīng)用還遠未成熟?!拔覀兏杏X到,激光焊接和釬焊(金屬連接)將是下一個最具增長潛力的市場,”Sampson說,“汽車是最早在其產(chǎn)品線上使用激光焊接的領(lǐng)域,因為自動化機器人系統(tǒng)非常適用于汽車生產(chǎn)?!?/span>

Sampson解釋說,其原因在于汽車制造商“有能力為一項特定的工藝技術(shù)設(shè)計零件”,而對于那些沒有專門為像激光焊接這樣的技術(shù)重新設(shè)計零件自由的行業(yè)而言,這通常是一項障礙。

“隨著自動化變得更加主流,也更加經(jīng)濟,機器人變得更容易編程,我們預(yù)計激光焊接應(yīng)用會隨之增加,”Sampson說,“我們的工作是讓技術(shù)走向應(yīng)用?!?/span>

“隨著自動化變得越來越經(jīng)濟、機器人變得越來越容易編程,我們預(yù)計激光焊接的應(yīng)用會隨之增加?!薄?Bryce Sampson, IPG


擺動和焊縫追蹤

IPG的擺動和焊縫追蹤焊接頭適配器,使得制造商在焊接如鋁、銅和鈦等易產(chǎn)生高反的光亮材料時,能夠獲得一致的焊接效果。過去焊接此類敏感材料時,通常會導(dǎo)致諸如氣孔和熱裂紋等缺陷。

在加工那些難以焊接的材料時,IPG的擺動和焊縫追蹤焊接頭適配器能夠確保焊縫的一致性。

有了擺動焊接頭,制造商可以調(diào)整不同的模式、振幅和頻率,以最大限度地優(yōu)化工藝,將缺陷降到最低。另外,IPG的這款擺動焊接頭還允許制造商焊接不同材質(zhì)的金屬。一般情況下,一種材料會比另一種材料具有更高熔點或更高反射率的兩種金屬。

通過擺動頭可以控制兩種材料的熔化行為,并通過選擇正確的擺動參數(shù)來平衡它們。通過控制金屬間化合層的熔化和凝固,來提高焊接質(zhì)量。

“我們將兩種技術(shù)整合為一個緊湊的模塊?!盨ampson說,“這種設(shè)計有利于同步激光束擺動和焊縫跟蹤。通過擺動激光束,焊接質(zhì)量和表面光潔度得以提升?!?/span>

同時,當焊縫位置發(fā)生變化時,焊縫跟蹤器能夠自動調(diào)整焊接頭的橫向位置。 “焊接頭在沒有填充材料的情況下,提升了間隙搭橋能力,并可得到高質(zhì)量焊縫表面,同時整條焊縫的一致性也可明顯提升。”Sampson說。該模塊即插即用,并與IPG的D50大功率焊接頭兼容。


清洗與打標

光纖激光器在消融、打標和雕刻領(lǐng)域的應(yīng)用不斷增多。

激光消融正在吸引來自航空航天和汽車等領(lǐng)域越來越多客戶的群體關(guān)注。該工藝可用于去除油漆、清潔模具或在焊接前去除氧化層和涂層?!八乃俣雀?,并且產(chǎn)生的廢料更少。”Sampson說道。

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此外,打標和雕刻是光纖激光器以性能著稱的另外兩種應(yīng)用?!斑@實際上是我們最大的市場之一?!盨ampson說。

“可追溯性需求和規(guī)格的多樣性,特別是在醫(yī)療器械領(lǐng)域,使得能夠?qū)α慵M行打標和雕刻至關(guān)重要?!?/span>

光纖激光器也正在越來越多地與自動化加工相結(jié)合。“現(xiàn)在,高產(chǎn)量需求正在驅(qū)動制造商做出零件生產(chǎn)線自動化的決策,”Sampson說,“與此同時,制造商也必須要考慮零件設(shè)計。如果零件合適自動化生產(chǎn)、并且有量產(chǎn)需求,那么光纖激光器自然會成為自動化解決方案的一部分。”


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IPG的構(gòu)建模塊——光纖和泵浦二極管,為公司提供了一個“以更低成本提供更高輸出功率和卓越光束質(zhì)量的產(chǎn)品平臺。其包層側(cè)泵技術(shù)和分布式單管泵浦架構(gòu),是將光纖激光器技術(shù)應(yīng)用于眾多行業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。


“我們是一家垂直整合的公司,”Sampson解釋說,“我們成功的關(guān)鍵是我們的技術(shù)都是自己開發(fā)的,這使其成本更加低廉。我們能夠盡可能廣泛地構(gòu)建我們的網(wǎng)絡(luò),因為我們的產(chǎn)品獨立于任何其他品牌。我們正在嘗試通過與盡可能多的人合作,來擴大光纖激光器在市場上的應(yīng)用?!?/span>

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