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Vistas: 6 Autor: Editor del sitio Hora de publicación: 2022-02-17 Origen: Sitio
En las últimas décadas, los láseres CW de alta potencia se han convertido en una herramienta común en la fabricación moderna, cubriendo aplicaciones como soldadura, revestimiento, preparación de superficies, endurecimiento, soldadura fuerte, corte, impresión 3D y fabricación aditiva. Con la generación de láseres de dióxido de carbono (CO2) de longitud de onda de 10,6 µm de alta potencia y Semiconductor de longitud de onda de 1064 nm en el infrarrojo cercanoNd:YAG bombeado Láseres de estado sólido , la tecnología láser CW de alta potencia ha experimentado el primer pico de desarrollo.
Debido a su longitud de onda, los láseres de dióxido de carbono son difíciles de transmitir a través de fibras ópticas, provocando ciertas dificultades para las aplicaciones industriales; mientras que los láseres de estado sólido están limitados por su brillo y capacidades de amplificación de potencia. Estos láseres de fibra CW de alta potencia normalmente funcionan en longitudes de onda del infrarrojo cercano (NIR) dentro de 1 µm, lo que es adecuado para muchas aplicaciones. Por ejemplo, es adecuado para mecanizar aceros con una absortividad superior al 50%, pero está limitado por el hecho de que algunos metales reflejan el 90% o más de la radiación láser del infrarrojo cercano que incide en su superficie. Especialmente cuando se sueldan metales amarillos como el cobre y el oro con láseres NIR, la baja tasa de absorción significa que se requiere mucha potencia del láser para iniciar el proceso de soldadura.
La soldadura en modo de penetración profunda produce una alta absorción del rayo láser porque el rayo láser interactúa varias veces con el metal y el vapor del metal a medida que viaja a través del material. Sin embargo, activar un ojo de cerradura con un láser de infrarrojo cercano requiere una intensidad considerable del láser incidente, especialmente cuando el material que se está soldando es altamente reflectante. Y una vez que se forma un ojo de cerradura, la absortividad aumenta bruscamente y la alta presión de vapor del metal en el baño fundido por el láser de infrarrojo cercano de alta potencia puede causar salpicaduras y porosidad, por lo que la potencia del láser o la velocidad de soldadura deben controlarse cuidadosamente para evitar salpicaduras excesivas de la soldadura. A medida que el baño fundido se solidifica, las 'burbujas' de los vapores metálicos y los gases de proceso también pueden quedar atrapadas, creando huecos en la costura de soldadura. Dicha porosidad debilita la resistencia de la soldadura y aumenta la resistividad de la unión, dando como resultado una unión soldada de menor calidad. Por lo tanto, los láseres NIR son muy difíciles de procesar materiales como el cobre con una absortividad <5% a 1 µm. Para procesar mejor estos materiales de alta reflectividad, se han adoptado métodos como aumentar la tasa de absorción de luz láser del material generando plasma en el material procesado. Sin embargo, debido a que estos métodos limitan el procesamiento de materiales a procesos de penetración profunda, la soldadura en modo de conducción térmica de materiales delgados no es posible y existen riesgos inherentes de pulverización catódica y deposición de energía controlada. Por lo tanto, los sistemas láser existentes con una longitud de onda de 1 µm tienen sus limitaciones cuando se procesan materiales altamente reflectantes, como metales no ferrosos, así como en aplicaciones submarinas.
Para poder desarrollar los campos de aplicación restringidos de estos láseres de infrarrojo cercano, es necesario investigar nuevas fuentes de luz láser. Además, para reducir los gases de efecto invernadero, los vehículos de nuevas energías están sustituyendo los motores de gasolina y de combustión interna por motores eléctricos. El uso de una gran cantidad de cobre en la construcción de motores eléctricos, especialmente baterías, ha creado una enorme demanda de soluciones confiables de procesamiento de cobre y tiene una gama igualmente amplia de aplicaciones en otros sistemas de energía renovable, como las turbinas eólicas.
Hoy en día, los láseres de fibra industriales de alta potencia se han convertido en la solución para láseres de alto brillo y potencia que pueden entregarse a través de fibra. Hoy en día, los láseres de fibra han reemplazado a los láseres de CO2 en la gran mayoría de aplicaciones y se utilizan eficazmente en numerosas aplicaciones de procesamiento industrial. Especialmente en los últimos años, se ha convertido en el caballo de batalla de los láseres industriales, como la soldadura y el corte por láser, que tienen mayor velocidad, eficiencia y confiabilidad que los láseres de CO2.
