Le laser bleu, en tant que nouvelle direction dans le domaine des lasers à semi-conducteurs, a considérablement amélioré le taux d'absorption des matériaux métalliques colorés tels que le cuivre, l'or et l'aluminium de plusieurs à dix fois par rapport aux lasers à longueur d'onde proche infrarouge. Avec la demande croissante de fabrication laser de haute qualité dans l'industrie, les sources de lumière bleue haute performance sont progressivement appliquées dans les domaines de formage de matériaux tels que le soudage, le traitement thermique et la fabrication additive avec de larges perspectives de marché. Cet article analyse les avantages des lasers bleus haute puissance et haute luminosité dans le domaine du traitement des matériaux, résume l'historique du développement des lasers bleus à semi-conducteurs et leurs applications actuelles dans les domaines du traitement des métaux, et propose quelques réflexions sur l'orientation future du développement de lasers bleus de haute puissance.
Le laser à semi-conducteur est une sorte de dispositif de conversion électro-optique, qui a connu un développement rapide et des résultats fructueux au cours des 50 dernières années, et qui a une large pénétration et application dans la recherche scientifique et la technologie de l'ingénierie. Il utilise le matériau semi-conducteur comme milieu de gain, grâce au principe des électrons dans la transition entre les niveaux d'énergie de la lumière, en utilisant la cavité résonante composée de cristaux semi-conducteurs et de miroirs parallèles, sous l'injection électrique pour obtenir une oscillation lumineuse, un retour d'information, et enfin produire une amplification du rayonnement lumineux, de manière à obtenir une sortie laser.
En tant que nouvelle direction dans le domaine des lasers à semi-conducteurs, le laser bleu a développé rapidement de nombreuses applications ces dernières années. Parmi eux, grâce aux avantages uniques du segment à ondes courtes de 450 nm, par rapport aux lasers à longueur d'onde proche infrarouge, le taux d'absorption des matériaux non ferreux (en particulier le cuivre et l'or) a été augmenté de plusieurs fois, voire des dizaines de fois. La source de lumière bleue haute performance fournit une nouvelle technologie pour le traitement laser de haute qualité des matériaux métalliques non ferreux tels que le cuivre et l'or, et permet également à cette technologie d'être largement utilisée dans l'économie nationale et les domaines de la défense militaire tels que le traitement des matériaux, l'électronique grand public, l'automobile et les nouvelles énergies, et a de larges perspectives de marché, et est devenu le sommet de la concurrence internationale dans le domaine du laser. Un certain nombre d'unités de recherche et d'entreprises nationales travaillent sur des puces laser à semi-conducteurs à rayons bleus basées sur le GaN.
Caractéristiques de soudage du laser bleu pour les champs non ferreux
La technologie de soudage laser du cuivre est le meilleur reflet des avantages du laser bleu dans le domaine du soudage. Parce que le taux d'absorption du cuivre par le laser proche infrarouge est très faible, le taux d'absorption fluctue considérablement et le cuivre lui-même a une bonne conductivité thermique, il est facile d'apparaître une mauvaise formation de soudure, une déformation facile, des fissures chaudes, des éclaboussures, de la porosité et d'autres défauts de soudage lors du soudage laser. Une percée dans la technologie de soudage au laser du cuivre rouge a été réalisée en utilisant le taux d'absorption élevé du cuivre rouge sur le laser bleu. Dans le processus de soudage, l'énergie peut être rapidement convertie en énergie thermique, entraînant la fusion de la surface du cuivre et la formation d'un bain de fusion, puis la chaleur est transférée à l'intérieur de la pièce par conduction thermique, de manière à obtenir l'effet de soudage sans éclaboussures ni porosité.
Le système de soudage au laser bleu utilise le laser bleu Kaplin comme source de lumière, équipé d'une tête de soudage à focalisation collimatée, d'une tête et d'une table de soudage composites à fibre bleue, qui peuvent réaliser une variété de méthodes de soudage continu et pulsé. Le système fonctionne bien en soudage par recouvrement et bout à bout, en particulier pour le soudage de matériaux hautement réfléchissants tels que le cuivre, l'or, l'acier inoxydable et les alliages.
L'utilisation de gaz He (ou Ar) comme atmosphère protectrice dans le processus de soudage vérifie le processus de soudage sous différents débits, vitesses de soudage, puissance et défocalisation. Le laser bleu peut non seulement effectuer un soudage multicouche de feuille de cuivre d'une épaisseur de 20μm, mais également atteindre 0,3 mm, 0,6 mm et d'autres épaisseurs différentes de soudage bout à bout de cuivre. Pendant le processus de soudage, la surface de la soudure est stable, sans éclaboussures et la surface est lisse ; Au microscope 40X, aucun pore n’a été trouvé à l’intérieur de la soudure. En plus du cuivre laminé et du soudage bout à bout, dans la nouvelle épingle à cheveux d'électrode d'énergie, le soudage de broches en bronze au béryllium de puce électronique, le laser bleu a d'excellentes performances de soudage. Considérant que la lumière bleue ne peut pas réaliser un soudage à pénétration profonde et que le point lumineux est grand, nous explorons l'application composite de la lumière bleue et de la lumière rouge. La lumière rouge peut atteindre un petit diamètre de noyau et une puissance élevée pour améliorer la profondeur de pénétration, tandis que la lumière bleue utilise le taux d'absorption élevé du cuivre pour faire fondre rapidement le matériau tout en améliorant le taux d'absorption de la lumière rouge. De plus, le grand point de lumière bleue peut également élargir le bain de fusion et retarder la solidification du bain de fusion, obtenant ainsi dans une certaine mesure de faibles projections, une faible porosité et un soudage de haute qualité.
Le laser bleu présente également certains avantages pour le soudage de l’acier inoxydable. En raison du taux d'absorption élevé de la lumière bleue dans l'acier inoxydable, le laser bleu peut convertir efficacement l'énergie en chaleur, faire fondre rapidement la surface de l'acier inoxydable et réaliser un soudage de haute qualité. Dans le même temps, le laser bleu a une densité d'énergie plus élevée et une zone affectée thermiquement plus petite, ce qui contribue à réduire la déformation thermique et l'oxydation de la zone de soudage, améliorant ainsi la qualité du soudage.
Pour le soudage de matériaux composites aluminium et cuivre-aluminium, le laser bleu présente également une certaine applicabilité. Les matériaux en aluminium ont un taux d'absorption de la lumière bleue relativement faible, mais avec la bonne densité de puissance et la bonne forme de point, le laser bleu peut également réaliser un soudage efficace des matériaux en aluminium. De plus, la combinaison du laser à lumière bleue et à lumière rouge peut être considérée comme une application composite pour améliorer l'effet de soudage sur les matériaux en aluminium afin de surmonter la limitation de la faible absorption de la lumière bleue des matériaux en aluminium [3]. Compte tenu des caractéristiques du matériau et des caractéristiques du laser, un schéma laser bleu adapté au soudage de l'aluminium peut être conçu pour répondre aux besoins de différents scénarios d'application.
En outre, la lumière bleue offre également une nouvelle possibilité pour le soudage des composites cuivre-aluminium, en raison de la température élevée du soudage au laser infrarouge, ce qui entraîne un grand nombre de composés intermétalliques fragiles lors du soudage des composites cuivre-aluminium, application composite de la lumière bleue et de la lumière rouge. le laser peut également jouer un rôle dans le soudage de matériaux composites cuivre-aluminium pour améliorer la qualité et l'efficacité du soudage.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. est une entreprise de haute technologie spécialisée dans la R&D, la fabrication et la vente de machine de revêtement laser automatique, de machine de revêtement laser à grande vitesse, de machine de trempe laser, de machine de soudage laser et d'équipement d'impression laser 3D. Nos produits sont rentables et vendus au pays et à l'étranger. Si vous êtes intéressé par nos produits, veuillez nous contacter au bob@gshenglaser.com.