在单模光纤中真的能产生这种60焦耳的脉冲能量?显然,问题现在已经有了肯定的答复,但现实世界中很少有应用场合实际上需要这样的脉冲能量水平。试验表明,激光器不仅可以产生许多低功率焊接应用所需的大型核焊直径的种类,而且还能够切割若干毫米厚的高反射率材料,例如铝和铜。
按时间成形的毫秒脉冲
准连续波激光器的最新能力增加,是称为脉冲信号发生器(PSG)的激光控制包,从而能够对浩瀚数量的复杂时间脉冲进行编程。
许多年以前,时间脉冲控制就已广泛用于闪光灯泵激光器,并且视为对于某些点焊应用至关重要。为了防止在重叠的激光点焊焊缝端部出现与伪锁孔塌陷相关的多孔疏松,要求在激光脉冲结尾有缓慢的斜波下降时,这种需求上升。在这种情况下光纤激光器的优点是,泵二极管具有比传统的闪光灯泵激光器所采用的闪光灯更短的接通时间。因此,有可能采用更短的脉冲长度增量或部分,和更为复杂的波形。
对于异种金属焊接和高反射率金属焊接等复杂的微焊接(microwelding)技术,脉冲整形能力非常重要(参见图4)。两个时间脉冲形状效果的对比,表示了位于标准波形之上埃格利斯(Eglise)波形的优点(参见图5)。可以对时间脉冲形状和各个脉冲,针对各项焊接应用进行精细调整,改善固化条件。未来将报告进一步的金相分析结果。鉴于缺乏冷凝形成的同心波纹和在单次激发点焊中心缩减的管线,建议在固化过程期间采纳更强的阻尼。
图4 脉冲信号发生器(PSG)产生埃格利斯脉冲波形
图5 表示了a)标准的10毫秒方波脉冲和b)带有8毫秒拖尾的10毫秒埃格利斯(Eglise) 脉冲形状。图(b)中所示缺乏冷凝的同心波纹和单次激发点焊中心处缩减的管线,建议在固化过程中采纳更强的阻尼
较长波长的光纤激光器
发射光谱范围在1.5~2微米的铒和铥棒激光器已存在一段时间,但以前没有被用于材料加工。多年以来,已经将高亮度光纤激光器的各种改型用于各种医疗和航空应用场合。
许多聚合物在这些波长上具有增加的吸收能力;只是在最近才确定,这种量级的吸收适用于焊接透明聚合物,从而消除了对特定红外吸收剂的需求。当使用单模的高亮度激光器时,甚至准直光束都能产生足够的功率密度,在对接和搭接的焊接形式中形成高品质的光学透明连接。在表中显示了几种类型聚合物的吸收情况。
取得这些进步的惊人速度,证明了光纤激光器概念固有的可扩展性。光纤激光器专家充分认识到了所涉及的非线性阈值,能够加入更多的光纤和更多的泵二极管,实现至更强大功率的扩展。 |