(1)激光塑料焊接
半導(dǎo)體激光器的光束為平頂波光束,橫截面光強(qiáng)空間分布比較均勻。與YAG激光器的光束相比,半導(dǎo)體激光器的光束在塑料焊接應(yīng)用中,可以獲得較好的焊縫一致性和焊接質(zhì)量,并且能進(jìn)行寬縫焊接。塑料焊接應(yīng)用對(duì)半導(dǎo)體激光器的功率要求不高,一般為50~700W,光束質(zhì)量小于100mm/mrad,光斑大小為0.5~5mm。用這種技術(shù)焊接不會(huì)破壞工件表面,局部加熱降低了塑料零件上的熱應(yīng)力,能避免破壞嵌入的電子組件,也較好地避免了塑料熔化。通過(guò)優(yōu)化原料和顏料,激光塑料焊接能夠獲得不同的合成顏色。目前,半導(dǎo)體激光器已經(jīng)廣泛用于焊接密封容器、電子組件外殼、汽車(chē)零件和異種塑料等組件。
(2)激光熔覆與表面熱處理
對(duì)耐磨性及耐腐蝕性要求較高的金屬零件進(jìn)行表面熱處理或局部熔覆,是半導(dǎo)體激光器在加工中的一個(gè)重要應(yīng)用。國(guó)際上用于激光熔覆與表面熱處理的半導(dǎo)體激光器的功率為1~6kW,光束質(zhì)量為100~400mm/mrad,光斑大小為2×2mm2~3×3mm2或1×5mm2。與其他激光器相比,用半導(dǎo)體激光器光束進(jìn)行熔覆與表面熱處理的優(yōu)勢(shì)在于其電光效率高、材料吸收率高、使用維護(hù)費(fèi)用低、光斑形狀為矩形、光強(qiáng)分布均勻等。目前,半導(dǎo)體激光熔覆與表面熱處理已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力、石化、冶金、鋼鐵、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域,成為新材料制備、金屬零部件快速直接制造、失效金屬零部件綠色再制造的重要手段之一。
(3)激光金屬焊接
大功率半導(dǎo)體激光器在金屬焊接方面有許多應(yīng)用,應(yīng)用范圍從汽車(chē)工業(yè)精密點(diǎn)焊到生產(chǎn)資料的熱傳導(dǎo)焊接、管道的軸向焊接,其焊縫質(zhì)量好,無(wú)需后序處理。用于薄片金屬焊接的半導(dǎo)體激光器要求其功率為300~3000W,光束質(zhì)量為 40~150mm/mrad,光斑大小為0.4~1.5mm,焊接材料的厚度為0.1~2.5mm。由于熱量輸入低,零件的扭曲變形保持在最小程度。大功率半導(dǎo)體激光器可進(jìn)行高速焊接,焊縫光滑美觀(guān),在焊接過(guò)程及焊接前后節(jié)省勞動(dòng)力方面具有特殊優(yōu)勢(shì),非常適合工業(yè)焊接的不同需要,它將逐漸取代傳統(tǒng)的焊接方法。
(4)激光打標(biāo)
激光打標(biāo)技術(shù)是激光加工最大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導(dǎo)體泵浦激光器。但是隨著半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)量的改善,半導(dǎo)體激光器打標(biāo)機(jī)已開(kāi)始應(yīng)用于打標(biāo)領(lǐng)域。德國(guó)LIMO公司已推出了光束質(zhì)量達(dá)5mm?mrad的50W直接輸出半導(dǎo)體激光器,以及50μm光纖耦合輸出的25W半導(dǎo)體激光器,這已經(jīng)達(dá)到了打標(biāo)應(yīng)用對(duì)激光器的輸出功率和光束質(zhì)量的要求。
(5)激光切割
大功率半導(dǎo)體激光在切割領(lǐng)域的應(yīng)用起步較晚。在德國(guó)教育研究部“模塊式半導(dǎo)體激光系統(tǒng)”(MDS)計(jì)劃的支持下,德國(guó)夫瑯和費(fèi)研究所于2001年研制出功率為800W的半導(dǎo)體激光切割機(jī),可切割10mm厚的鋼板,切割速度為0.4m/min。而美國(guó)專(zhuān)業(yè)從事半導(dǎo)體激光器制造商Teradiode也可以生產(chǎn)適合于切割應(yīng)用的高光束質(zhì)量激光器,不久前該公司已被日本松下收購(gòu)。
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