根据增益介质的不同,激光器可分为固体、气体、液体激光器等,从这些类型来看,不同的激光器具有不同的性能特点,但固体激光器的优势更为显着。固体激光器稳定性好、功率高、后期维护成本低、应用场景广泛。液体激光器具有较宽的可调谐激光波长范围,但其功率上限低、维护成本高限制了其大规模应用;气体激光器难以实现高功率输出,应用空间难以持续拓展。
光纤激光器和固体激光器的主要区别
固体激光器可分为固态、光纤、半导体、混合激光器等,通常我们所说的“固体激光器”一般指这一类中的“固态激光器”。
固体激光器
固体激光器的增益介质是激光晶体或掺杂玻璃。它是最早的激光类型。自1960年第一台红宝石激光器诞生以来,已经过去了六十多年,到今天技术已经基本成熟。而且它的波长覆盖范围很广,基本上涵盖了从紫外线到红外线的所有东西。
由于固体激光器的波长选择范围广,以及脉宽窄、峰值功率高等优点,被广泛应用于微纳加工领域(加工精度可达到微米、纳米级)。但国内固体激光器起步较晚,受到技术发展等因素的影响。大规模应用的相对较少,大多用于环境、医疗、军事等领域的前沿科学研究。
光纤激光器
光纤激光器采用掺杂光纤作为增益介质。具有光束质量好、输出功率高、散热好、稳定性好、重量和体积小、结构简单、易于工业化生产等优点。目前在大多数激光应用领域最为流行。优解主要应用于宏观加工领域(一般是毫米级以上尺度的加工)。
光纤激光器的主要应用领域
光纤激光器的种种优点为其带来了广泛的下游应用空间。它们已广泛应用于打标、切割、焊接等工业领域,目前正在逐步取代其他激光器。
汽车工业
在汽车行业,激光技术主要用于车身焊接、焊接和零部件焊接。激光拼焊用于车身的设计和制造。根据车身不同的设计和性能要求,选用不同规格的钢板,通过激光切割完成车身某一部位的制造,如前挡风玻璃框架、内门板等和装配技术。车身地板、中柱等。激光拼焊具有减少零件和模具数量、减少点焊数量、优化材料使用、减轻零件重量、降低成本和提高尺寸精度的好处。已被多家大型汽车制造商和零部件供应商采用。激光焊接主要用于汽车车身框架结构的焊接,如顶盖、侧车身的焊接。传统的焊接方法电阻点焊已逐渐被激光焊所取代。采用激光焊接技术,可以减小工件连接之间的接合面宽度,不仅减少了板材的使用量,而且增加了车身的刚性。激光焊接件被焊件几乎不变形,焊接速度快,不需要焊后热处理。激光焊接零件已得到广泛应用,常见于传动齿轮、气门挺杆、门铰链等。
航天
在航空航天设备的制造中,外壳采用高强度、高硬度、耐高温的特殊金属材料制成。用普通的切削方法很难加工该材料。激光切割是一种高效的加工方法,可以通过激光切割进行加工。飞机蒙皮、蜂窝结构、框架、翼板、尾翼、直升机主旋翼、发动机机壳及火焰管等。由于激光切割具有精度高、加工速度快、热冲击小、无机械效应等特点,应用于航空发动机制造的很多方面,从现在航空发动机的进气导管到排气喷管。适用于当前激光切割技术。当前激光切割技术的运用,解决了航空发动机难加工材料的切割、大型薄壁件群孔的高效加工、零件叶形孔的高精度切割、特种表面零件加工,有力地推动了现代航空车辆的发展。朝着高性能、轻量化、长寿命、短周期、低成本等方向发展,为当前航空工业的发展增添了不少动力。长期以来,飞机结构件的连接均采用后向铆接技术。主要原因是飞机结构使用的铝合金材料是热处理强化铝合金(即高强度铝合金)。一旦焊接,热处理强化效果就会丧失。晶间裂纹是难以避免的。激光焊接技术的采用克服了此类问题,大大简化了飞机机身的制造工艺,大大降低了机身的重量和成本。激光焊接技术是飞机制造业的一场技术革命。
钣金加工
钣金行业是激光加工最重要的应用市场之一,加工技术的变革不可避免。这为激光切割机、激光焊接机、激光打标机等激光设备在钣金行业的应用提供了广阔的空间。大多数制造行业都涉及钣金加工,如机械、电气、仪器仪表、厨卫等,因此光纤激光器在钣金行业中发挥着重要作用。激光切割机是钣金加工的一场工艺革命。是目前钣金加工常用的方法之一。激光切割机灵活性高、切割速度快、生产效率高、产品生产周期短,赢得了广泛的客户。市场上,目前市场上中薄板领域的加工大部分采用光纤激光切割机。其高效率和高精度使其广受推崇,甚至在厚板领域取代了部分等离子和火焰市场。随着钣金焊接对焊接强度和外观的要求越来越高,特别是对于附加值高、焊接质量要求高的零件,传统的焊接方法不可避免地会因热输入大而导致工件变形。问题是它需要大量的研磨和整形方法,导致成本增加。激光焊接具有极高的能量密度和极低的热影响区,不仅显着提高焊接效率,而且提高质量并减少后处理时间。因此,激光焊接在现代钣金制造中越来越受欢迎。