动态光束激光

长三角G60激光联盟导读

据悉，激光的引入彻底改变了汽车和航空航天工业中材料加工（MP）的本质。激光已经取代了传统工具，并为该领域带来了新的质量、可靠性和效率水平。然而，该行业随着新材料和更快的工艺而不断发展，激光器的跟上很重要。

目前看来，材料加工需求的变化可能比开发新的激光能力更快。例如，汽车零件现在由各种合金制成，通常需要焊接不对称零件或异种金属。

这带来了挑战，并且在高速焊接时特别难以克服裂纹和气孔问题。改善结果的方法之一是为工艺定制光束形状。

虽然存在许多用于光束整形的解决方案，但它们提供了部分解决方案，使得不可能在成本和生产率方面最大限度地利用激光器。例如，您可以使用衍射光学元件（DOE）来更改光束形状，但一旦设计并实现了新形状，就不能立即更改。或者，机械扫描仪可以解决钥匙孔不稳定性问题，但它们受到最大操作速度的限制，通常速度不够快。现实是，激光技术必须与材料加工行业一起发展。

标准激光器不能提供所需的灵活性，以优化激光器并在MP中充分发挥其潜力。这种灵活性可以在动态光束激光器（DBL）中找到，它允许您快速自定义任何光束元素属性。继续阅读，了解动态光束激光将如何将材料加工提升到下一个水平。Civan的动态光束激光器允许您快速自定义任何光束元素属性。

01以灵活性革新材料加工

由于问题是不灵活，最有效的解决方案是光学相控阵（OPA）。OPA是实现相干光束合成（CBC）的可能方法之一，该方法将许多单模激光束合成为一个较大的光束。

当每个激光器发出自己的光时，在远场中存在重叠，从而形成衍射图案。简单地说，这个过程释放了实时轻松操纵梁形状的灵活性。基本上，你像铅笔一样使用激光，画出你想要的任何光束形状。

柔性不仅仅是梁的形状。DBL的高度灵活性有四个主要特点：

1.光束整形

2.形状频率

3.波束排序

4.焦点转向

02横梁成型

激光束的形状对被加工材料有直接影响，每种不同的形状都会产生特定的焊缝几何形状和微观结构。你需要的确切形状取决于你想要达到的结果，有时一个小小的调整可能会产生很大的不同。

现有的解决方案无法为您提供选择如此广泛的不同形状的灵活性，更不用说设计您需要的确切形状了。

使用动态光束激光，可以很容易地设计相关形状，上传到激光软件，然后在相对短的时间内使用横截面分析查看对焊缝的影响。该过程的简单性和速度使得可以测试多个形状，以优化特定焊缝的最佳形状。

例如，当焊接不同金属时，DBL将允许使用2个同时移动的激光点（想象厨房搅拌机的移动），以提供所需的均匀焊接。

上述情况对于标准激光器来说是不可能的，这只是DBL的可访问性如何提高许多类型材料加工能力的一个例子。

03 形状频率

一旦你设计了光束的形状，你就可以设置激光器以不同的速度创建形状——这就是所谓的形状频率。速度会影响焊缝的特性，低于最佳速度会导致飞溅等缺陷。快速频率，例如50MHz，速度非常快，其表现为准静态形状，并将产生与KHz或Hz频率完全不同的结果。

与光束整形一样，频率可以很容易地改变，这样您就可以测试不同的速度，以确定哪种速度最适合被加工材料的特定需求。在某些情况下，这只是频率的差异，这可能是大幅改善焊缝所需的所有变化。

04 波束排序

波束测序增加了另一层灵活性，使您能够在一微秒内快速切换波束形状。这意味着您可以创建一系列不同的形状，并对激光进行编程，使其按顺序、以不同的速度、以您选择的间隔运行。当然，你选择的波束序列将取决于你的目标，但你将拥有最大的灵活性。

当前的解决方案需要使用适合所有材料所需的最低性能。这将是对资源的低效利用，因为该过程不会针对任何材料进行优化。通过光束排序，您可以轻松地编程激光器，使其在不同层中移动和材料改变时，从一个光束形状改变到另一个光束。通过这种方式，该过程在每一层都得到了优化。

05 焦点转向

标准激光器的焦深很短，其绝大部分热量集中在一个点上。

这会导致光束的所有其他区域明显变冷。这会导致整个材料深度的焊接不一致。单模激光器具有更大的焦深，而动态光束激光器是也可以控制焦点的单模激光器。也就是说，您可以在过程中的任何时间和任何速度更改材质中Z轴上的焦点位置。

当焊接较厚的材料时，焦点转向尤其有益，从而实现更平滑、更一致的焊接。以及在激光切割中，它造成的粗糙度和浮渣更少。

灵活性的力量

DBL采用了一种强大的工具，如激光，并消除了其固有的一些刚性，从而为材料加工提供了一种更强大、更灵活的工具。

DBL提供的灵活性提供了许多好处，包括：

裂纹敏感材料的强焊缝

通过预加热和后加热产生不同的光束形状。

通过锁孔减少毛孔和飞溅-

稳定梁形状。

即使在非常高的速度下也能稳定锁孔。

控制不同材料的特性

使用无限转向模式。

非对称材料的高效焊接

考虑到不同部件的热容量。

总的来说，它能够快速调整这些激光特性，这是材料加工中真正的游戏规则改变者。动态光束激光将力量放在你的手中，以测试迄今为止被接受的限制。

来源：civanlasers.com