Language
Vues : 6 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2022-02-17 Origine : Site
Au cours des dernières décennies, les lasers CW haute puissance sont devenus un outil courant dans la fabrication moderne, couvrant des applications telles que le soudage, le revêtement, la préparation de surfaces, le durcissement, le brasage, la découpe, l'impression 3D et la fabrication additive. Avec la génération de lasers à dioxyde de carbone (CO2) haute puissance d'une longueur d'onde de 10,6 µm et semi-conducteur dans le proche infrarouge d'une longueur d'onde de 1 064 nmNd:YAG pompé par lasers à semi-conducteurs , la technologie laser CW haute puissance a connu le premier pic de développement.
En raison de sa longueur d'onde, les lasers au dioxyde de carbone sont difficiles à transmettre à travers les fibres optiques, ce qui entraîne certaines difficultés pour les applications industrielles ; tandis que les lasers à semi-conducteurs sont limités par leurs capacités de luminosité et d’amplification de puissance. Ces lasers à fibre CW haute puissance fonctionnent généralement à des longueurs d'onde proche infrarouge (NIR) inférieures à 1 µm, ce qui convient à de nombreuses applications. Par exemple, il convient à l'usinage d'aciers ayant une capacité d'absorption supérieure à 50 %, mais est limité par le fait que certains métaux réfléchissent 90 % ou plus du rayonnement laser proche infrarouge incident sur leur surface. En particulier lors du soudage de métaux jaunes tels que le cuivre et l'or avec des lasers NIR, le faible taux d'absorption signifie qu'une grande puissance laser est nécessaire pour démarrer le processus de soudage.
Le soudage en mode pénétration profonde entraîne une absorption élevée du faisceau laser car le faisceau laser interagit plusieurs fois avec le métal et la vapeur métallique lors de son déplacement à travers le matériau. Cependant, l’activation d’un trou de serrure avec un laser proche infrarouge nécessite une intensité laser incidente considérable, en particulier lorsque le matériau à souder est hautement réfléchissant. Et une fois qu'un trou de serrure est formé, l'absorptivité augmente fortement et la pression élevée de la vapeur de métal dans la piscine fondue par le laser proche infrarouge haute puissance peut provoquer des éclaboussures et de la porosité. La puissance du laser ou la vitesse de soudage doivent donc être soigneusement contrôlées pour éviter que des éclaboussures excessives ne sortent de la soudure. À mesure que le bain de fusion se solidifie, des « bulles » dans les vapeurs métalliques et les gaz de traitement peuvent également être piégées, créant des vides dans le cordon de soudure. Une telle porosité affaiblit la résistance de la soudure et augmente la résistivité du joint, ce qui entraîne un joint soudé de moindre qualité. Par conséquent, les lasers NIR sont très difficiles à traiter des matériaux tels que le cuivre avec une absorptivité < 5 % à 1 µm. Afin de mieux traiter ces matériaux à haute réflectivité, des méthodes telles que l'augmentation du taux d'absorption de la lumière laser par le matériau en générant du plasma sur le matériau traité ont été adoptées. Cependant, comme ces méthodes limitent le traitement des matériaux à des processus de pénétration profonde, le soudage par conduction thermique de matériaux minces n'est pas possible et il existe des risques inhérents de pulvérisation et de dépôt d'énergie contrôlé. Par conséquent, les systèmes laser existants avec une longueur d'onde de 1 µm ont leurs limites lors du traitement de matériaux hautement réfléchissants tels que les métaux non ferreux, ainsi que dans les applications sous-marines.
Afin de développer les domaines d'application restreints de ces lasers proche infrarouge, de nouvelles sources de lumière laser doivent être étudiées. De plus, afin de réduire les gaz à effet de serre, les véhicules à énergies nouvelles remplacent les moteurs à essence et les moteurs à combustion interne par des moteurs électriques. L'utilisation d'une grande quantité de cuivre dans la construction de moteurs électriques, en particulier de batteries de puissance, a créé une énorme demande de solutions fiables de traitement du cuivre et a une gamme d'applications tout aussi large dans d'autres systèmes d'énergie renouvelable tels que les éoliennes.
Aujourd'hui, les lasers à fibre industriels de haute puissance sont devenus la solution pour les lasers à haute luminosité et haute puissance pouvant être livrés via fibre. Aujourd'hui, les lasers à fibre ont remplacé les lasers CO2 dans la grande majorité des applications et sont utilisés efficacement dans de nombreuses applications de traitement industriel. Surtout ces dernières années, il est devenu le cheval de bataille des lasers industriels, tels que le soudage et la découpe au laser, qui ont une vitesse, une efficacité et une fiabilité plus élevées que les lasers CO2.
