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亮点光电推出全国产化光纤陀螺用ASE激光光源

惯性导航技术是特种行业最重要的技术之一,可以毫不夸张的说,惯性导航的发展水平直接影响了一个特种行业装备的先进性。随着成本的降低和需求的增长,其范围已由原来的舰艇、飞机、航天宇航、等领域,扩展到大地测量、资源勘测、地球物理测量、海洋探测、铁路、隧道等领域,甚至在机器人、摄像机、无人机中也被广泛应用。

根据测算,我国惯性导航每年的市场规模约在160亿元左右。民用领域方面,主要集中在石油勘探、无人机、消费电子等领域,每年对于惯导需求年规模分别为16亿元、10亿元、15亿元。并且随着我特种行业的不断发展,我国惯性导航市场的规模有望继续增长。

惯性导航主要运用场景——无人艇

惯性导航主要运用场景——石油勘探

陀螺仪是惯性导航系统中最重要的部件,占据总成本的50%-90%,决定了惯导系统的整体性能。陀螺仪经过多年的发展,呈现出高精度、小型化、强可靠性的发展趋势,目前已发展到第四代陀螺仪技术--光纤陀螺仪,具有高耐性和高性价比的优势,单价在百万以下。

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图2、不同类型陀螺仪的特性对比

光纤通信技术的发展和低损耗光纤的应用,用多匝光纤线圈代替光学环形谐振腔,并通过多次循环来增强萨格奈克效应成为可能。经过多年发展,光纤陀螺已成为惯性导航领域的主流仪表,它具有传统机电式陀螺和环形激光陀螺无法比拟的优点,概括起来主要有以下几点:

01、灵敏度高

由于光纤陀螺可以通过增加光纤环圈数的方法以增大光纤环路所包围的面积,增强了光纤环中的萨格奈克效应,使得萨格奈克相移检测的灵敏度大大提高。

02、全固态结构

与传统机电式陀螺相比,光纤陀螺的结构无任何转动部件和磨损部件,所有部件都是固定安装在陀螺的刚性骨架上,具有体积小、重量轻、寿命长、生产装配工艺简单的优点。

03、结构设计灵活

结构灵活是光纤陀螺的一个显著特点,它可以不用改变陀螺结构和电路部件,仅通过改变光纤的长度和光纤环的直径就可以适应不同动态范围和精度等级的要求,可以涵盖航空、航天、航海和陆地所有陀螺应用范围。

图3.国产厂家某型号精密光纤陀螺仪

目前,干涉型光纤陀螺仪大多数采用最小互易光路结构和闭环阶梯波调制方案,通过相位调制-解调技术实现角速度解调。干涉型光纤陀螺仪的基本工作原理与萨格奈克干涉仪相似,其基本结构包括光学系统和电路系统两部分。其中,光学部分主要有宽谱光源(SLD或SFS)、光纤耦合器、Y分支多功能集成光学芯片(Y波导相位调制器)、光纤环、光电探测器等模块,它们之间以全波导形式通过光纤相互连接:电路部分主要包含信号检测模块和DSP模块。

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图4. 干涉型光纤陀螺仪结构

宽谱光源发射的光波被耦合器分解为两列光,其中的一列光波被输入到Y波导,途经Y波导调制后得到两列光波并满足相干条件,然后同时进入光纤回路之中,按照不同路径传输并敏感被测载体的角速度。探测器可以检测到干涉结果的强度增加或降低,通过对光电信号转换后,产生被作为Y波导控制信号的回路反馈电压值,使Y波导输出和Sagnac相移在大小上相等而在方向上相反的反馈相移,从而控制数字闭环FOG一直工作在与零位相移偏差较小的范围内,通过数据处理即可以获得待测角速度。

图5.环形光路系统中的Sagnac效应引起的传输相位差

作为高精度光纤陀螺仪中的重要组件,掺饵光纤宽带光源的性能优异程度,对于光纤陀螺仪测量精度的影响程度占据50%以上。光源对于光纤陀螺的影响是多方面的:Sagnac效应产生相移,进而产生干涉响应,而光源的光谱特性影响了光的干涉并产生干涉误差;并且光源的热敏感特性将对陀螺的热适应性产生重要影响。而光纤陀螺标度因数稳定性是决定光纤陀螺性能的重要质变,光源有以下性能指标会对陀螺性能产生影响:光谱不对称性;光源平均波长的稳定性;光源功率稳定性。

目前高精密度光纤陀螺中普遍采用1550 nm波段的掺饵光纤光源,但由于掺饵光纤的自然荧光谱在C波段呈现出“双驼峰”结构,影响了光纤陀螺的测量精度。因而,在制作掺饵宽带光纤光源时,应该对光源的荧光谱整形。

高斯型谱掺饵光纤光源与常用的平坦谱光源相比,由于其光谱对称性较好,因而谱稳定性受环境温度变化和泵浦功率波动的影响较小;同时,其自相干度更低、相干长度更短,能有效减小光纤陀螺的相位误差,因此它更适合应用在高精度光纤陀螺中。

图6. 亮点生产掺饵光纤宽带光源输出高斯型光谱

目前国内掺饵光纤宽带光源厂家生产量产的掺饵光纤宽带光源,普遍存在技术指标待提升、全国产化程度低、成本高等现状。针对以上痛点,亮点光电科技公司推出全国产化ASE光源产品,对技术指标做出提升,适应各种精度光纤陀螺仪对光源的要求,同时成本可控。亮点光电研制的光纤陀螺用ASE光源,全温范围功率稳定性优于3%,全温范围平均波长稳定性优于200ppm,并且已实现元器件全国产化。亮点光电研制的1560nm掺饵光纤光源已给国内光纤陀螺仪厂商和科研单位供货。

图7.亮点生产掺饵光纤宽带光源实物图

图8.光源-45℃~70℃范围内功率稳定性

江苏亮点光电集团(Lumispot)成立于苏州工业园区,总投资过亿,拥有1.4万平方米的办公和生产面积,设有北京亮度、无锡亮源、泰州亮点三个子公司。公司专注于激光信息应用领域,研发、生产及销售半导体激光器、光纤激光器、固体激光器及相关激光应用系统。公司获得高功率激光器工程中心、省部级创新人才称号、多项国家级创新基金和军工科研计划支持等。

公司目前人才队伍结构合理、拥有一支具备光、机、电、软硬件分工明细、经验丰富的研发队伍,研发人员均具有较强的光电从业背景及航空、航天产品研发经验。江苏亮点光电科技有限公司将瞄准用户需求,继续开发新的光电核心产品,提升产品服务能力和服务水平,为成为光电行业一流供应商而不懈努力。同时,公司已成功入选教育部高校司「智能装备行业」校企合作就业实习基地名录,并成功与北工大,江南大学,西安电子科技大学,常熟理工学院,重庆邮电大学,南京信息科技大学,武汉工程大学等知名高校展开校企实习合作。

来源:亮点光电


来源 : 亮点光电 发布时间 : 2022-02-19

半导体及激光设备研发商镭明激光完成C轮数亿元融资

近日,苏州镭明激光科技有限公司(以下简称“镭明激光”)宣布完成C轮数亿元融资,投资方包括君海创芯、金浦智能、海通新能源、永鑫方舟等。

镭明激光成立于2012年,专注于各类高端工业应用超精密激光设备领域,主要应用于半导体晶圆制造、封装测试以及消费电子等相关加工领域。

在半导体封装领域,公司推出了LFL-AB1200 12寸晶圆激光开槽机和LFL-IC1200 12寸晶圆激光隐形切割机,打破了日本公司disco对该产品的垄断,破解核心技术“卡脖子”的现象。

作为少数同时拥有激光开槽以及激光隐切两项核心技术的公司之一,镭明激光能够为中国封测领域晶圆切割提供完全国产化的整套解决方案。通过自研核心激光隐切模组,镭明激光构筑了较高的技术壁垒,并且能推出高性价比的产品。镭明激光所在细分赛道为应用于半导体封测领域的激光切割设备,目标客户为封测厂及磨划代工厂。

此外,近期部分国家针对中国的技术封锁也对国产替代提出了更高、更迫切的要求,国内的封测厂商对于国产设备的需求量大增,愿意给国产设备更多试错的机会,因此镭明激光的产品目标市场广阔,仅国内就存在每年10-20亿元的新增市场需求以及数百亿元的存量替代市场机会。

据镭明激光公司官网,强大的研发技术团队、完整高效的供应链体系与快速的服务响应力是镭明激光的核心竞争力。

来源:集微网


发布时间 : 2022-02-18

国志激光完成数千万美元A+轮融资,打造国产高端激光器,拓展尖端激光应用与市场

近期广东国志激光技术有限公司(以下简称“国志激光”)完成数千万美元的A+轮融资,由创新工场领投、老股东成为资本跟投,长行资本担任独家财务顾问。国志激光技术创始人、首席科学家马修泉教授表示,本轮融资资金将用于产品研发、技术迭代及营销推广等方面。

国志激光成立于2017年,是一家聚焦高端激光器与智能制造的科技公司。国志激光主营业务包括高端激光器及其核心器件的研发、生产和销售,覆盖短至深紫外波段、长至中红外波段的主要高功率激光波段,可为先进制造企业、民用消费企业、医疗健康机构等提供高可靠性的产品和技术应用解决方案。

国志激光

马教授在美国密歇根大学安娜堡分校超快光学中心获得博士学位,是国家海外高层次人才引进计划专家、科技部十四五专家组成员,同时也是华中科技大学机械学院教授/博士生导师和光电学院以及湖北光谷实验室的双聘教授,并在美国JDSU(Lumentum)公司有过多年的工作经历,拥有丰富的激光技术经验和基础物理科研能力。

国志激光开发的全系列工业级高端激光器几乎能胜任任何恶劣的工作环境,即对灰尘、振荡、冲击、湿度和温度具有很高的容忍度,因此其在包括制造业、医疗行业、消费行业等拥有很大的市场空间。同时,市场上高端激光器的功率以及价格接受度也在快速提高,马教授曾在2019年国际大会上发表观点,称工业级激光器正在遂行“激光摩尔定律”发展,即每18个月其功率输出能力会增长一倍,同时产品价格会降低一半,这将进一步促进工业级高端激光器的产业应用。

马教授对36氪说:“以全光纤激光技术和端泵固态激光技术为基础的高功率工业级激光器诞生的时间比较晚,同时相关的尖端装备市场化应用率先由美德等国的企业界引领,对我国处于严格限制状态,因此长久以来国内的尖端激光光源技术一直处于受制于人的状态,这也是国志激光将主要业务放在高功率尖端激光器上的原因。”

目前国志激光已经向市场推出了多个系列的高端工业级激光器,产品涵盖1微米波段的掺Yb/掺Nd光纤和固体激光器、较长波段的掺Er/掺Tm激光器、较短波段的绿光/紫外激光器、以及多个波段的超快激光器等多种高功率激光光源,相关产品已销售近3000余台,对接了超过150家客户。

国志激光产品

在高功率激光器研发过程中,国志激光充分利用了基础物理科研优势,通过对时空域光-力-热-声等物理信息进行物理世界的数字孪生分析,来支持正向的创新研发过程。

马教授表示,国志激光拥有底层物理技术,并掌握了产品“know how”能力,通过对激光动力学过程的深刻理解以及定量的数学分析与工程计算,可以更快地进行产品研发迭代,并有效降低如光子暗化、模式不稳定性等物理因素对高功率光纤激光器的性能影响,实现产品的性能稳定性和指标最优化,并能更快速地发现激光光源的新构架和新参数空间。

除了正向研发的创新能力之外,国志激光在高功率工业激光器的制造环节也实现了合束器、种子源、放大器、变频器、光栅、光束输出、电流源等各类光-机-电核心器件的自主设计、研发和生产,同时掌握了核心的相关制造装备和制造工艺。

应用方面,国志激光目前的应用领域以工业市场为主,以最新推出的“超模式光束(Super Mode Beam)”激光切割技术为例,超厚板材的氧气切割厚度可有效提高100%,是属于中国的、具有国际创新度的、原创性技术突破。

同时,国志激光的业务范围也正在向医疗、民用等领域快速扩展。马教授表示,随着相关技术的发展,激光技术及其应用场景会逐渐渗透到社会衣食住行的各个方面,成为一种基础性的服务工具。例如激光技术可用于介入式血管内斑块消融、介入式激光碎石等医疗微创手术方案,相关治疗方法已经开始被医学界采用。而国志激光也在向大健康领域、医疗领域、3C领域甚至商用领域积极探索,努力研发出具有高创新性的高性价比激光器。

目前国志激光的产品生产基地位于广东东莞松山湖高新技术开发区,拥有超过50人的高水平研发团队,核心高管均为激光和先进制造领域的产业精英,整体人员规模超过200人。


投资者说:

“激光是高效的能量和信息传导形式,是无数工业和民用行业的底层技术。激光设备的研发产业链长,涉及物理、材料、光电等多个学科,少有企业能突破不同的技术路线和应用领域。而国志的团队拥有全球领先的学术和产业经验,具备从底层理论到产品应用的完整知识和能力,并对行业的发展有高维度的思考和强烈的责任感。相信在首席科学家马修泉教授的带领下,公司将持续突破和前进,实现尖端激光技术的平台化和国产化。国之重器,志存高远。我们非常期待公司未来十年的表现!”——创新工场合伙人杨小龙


来源 : 36氪 发布时间 : 2022-02-17

ANCA Motion推出TubeCut Master激光管材切割控制系统

全球数控系统领先者——ANCA Motion(简称“昂科传动”),凭借前沿激光技术以及先进机床设计理念,为满足客户的不同需求,推出了一款管材切割应用解决方案TubeCut Master。可量身定制的软硬件与平面激光切割控制解决方案CutAssist的“强强联合”,丰富了OEM客户的选择范围,实现了在激光切割行业持续投入的承诺,以及与客户共同成长的愿景。

在TubeCut Master 1.0问世之前,TubeCut Master做了大量激光管材切割行业的市场调研,寻找客户痛点,深挖客户需求。针对激光管材切割市场的通用解决方案平台的开放性,以及CNC平台切管应用开发不足等特点做了大量改进。在开发测试过程中,TubeCut Master特意邀请专业人士参评,并针对客户的反馈做了一系列优化对比,最终效率提高近20%。

TubeCut Master 1.0基于开放平台打造,针对激光管材切割的应用提供了多种配置和匹配,在保证精度的同时效率提高、操作简洁 ,可以实现定制化。TubeCut Master 1.0拥有多项令人欣喜的特性:

触屏设计界面,对初学者更友好

TubeCut Master 1.0的触摸屏界面设计,减少初学者操作中的技术障碍,提高效率。

通过可视化3D模型取代传统操作模式,可以实时显示切割顺序、穿孔点、引线、拐角的法线、不同切割模式等的加工进度以及切割文件、切割头的运动轨迹。操作者可以根据需要选择应对的部件、轮廓以及切割线与3D模型进行交互,并可以在模拟加工之前或离线状态检测。

丰富的诊断工具

黑匣子记录器可以按时间顺序排列同步记录变量和运动数据;过滤器可用来关注特定的事件,还可以应用于已经筛选过的数据。

绘图仪是另一种以图形方式显示变量值的工具,可以跟踪每一步的状态。此外,显示的数据可以在时域和频域之间直接切换,以及检查变量微分结果的图形状态。

通过诊断工具,相关的诊断文件只需简单地点击一个按钮就可以被添加到压缩文件中,有助于在离线状态下进行远程连接。

开放的平台

首先,TubeCut Master作为交钥匙数控解决方案,提供了激光切管机所需的绝大部分常见功能和特性。此外,它集成了ANCA Motion最新的运动控制技术,包括用于B-spline控制的NURBS,用于管材轮廓精度补偿的R-TAC等。优化的动态控制算法在大大提高方管边缘切割效率的同时,满足了不同客户需求,帮助他们提高市场竞争力。TubeCut Master基于开放性的平台,集成的软PLC和零件程序允许客户根据需求添加或更新控制逻辑,更好地优化用户体验。

对于定制化图形用户界面,ANCA Motion提供两种解决方案。首先ANCA Motion 特别开发了功能强大的Commander界面定制软件,客户可以直接使用ANCA Motion提供的标准用户界面,也可以使用Commander软件在标准用户界面的基础上通过拖放按钮、文本框、仪表空间等,轻松定制和建立自己专属的图形用户界面。第二种解决方案就是考虑到很多OEM厂商已经开发了自己成熟的界面方案, ANCA Motion可以与客户协商讨论变量交互形式,快速实现底层控制核心与客户操作界面变量的对接。

ANCA Motion一直在努力为机床制造商打造用户友好型开放平台,不断改进通用数控和运动控制技术,整合OEM工艺应用,保持设备性能处于最佳状态,做到效率与服务并行。

灵活性

工业生产设备的自动化程度越来越高。对于激光切割应用而言,需要连接各种外围自动化设备,如自动上料装置、自动下料装置、自动分拣装置、自动化仓储装置等,不同设备之间的通信和灵活的开放式PLC平台变得非常重要。针对这一需求,TubeCut Master平台集成了Modbus TCP、EtherCAT现场总线、用于现场机器设备的通讯,以及OPC-UA服务器用于MES系统和物联网应用的通讯。

原始设备制造商OEM可以建立自己的物联网服务,例如:传输作业文件、检查机器状态、统计机床使用数据、远程机器诊断等,可以灵活选择自己的公有云服务或私有云服务,不会担心有数据泄露的风险。

CNC

在硬件方面,新一代AMC6数控系统采用无风扇的坚固设计,最新一代的英特尔酷睿i处理器使性能更强大。第三方软件的开发和集成都可以在Windows 10的环境中轻松实现,独特的白名单功能可以防止未经授权的程序和病毒。

驱动器

AMD5x G2 多轴伺服驱动系统采用ANCA Motion Bench配置软件,简洁明了地指导用户进行系统设置。其优势在于:通过使用EtherCAT总线框架来驱动高带宽、高电流的多轴系统;集成高速IO;支持单电缆方案,采用特殊涂层增强可靠性,从而实现更优防护;多种电柜的安装方式可以优化电柜散热管理。此外,该系统具有高度的灵活性,适用于苛刻条件下的激光切割应用,并可兼容多个电容器模块或伺服驱动器。针对旋转电机和直线电机,该系统可实现高效、高性能的运动控制,有效节省能源浪费,降低运营成本。

从目前国内整体激光管材切割行业的需求来看,每年的市场需求量约有上万台,高端市场约有两三千台。TubeCut Master正处在信息导入和市场推广阶段,其目标是希望五年内销量达到几百到上千台。其中,有部分目标客户群体对产品既有平面和切管的需求,又有不断扩充三维5轴切割、精密激光切割和激光焊接等应用需求,TubeCut Master都能很好的满足客户的需求。独特的竞争优势将助力获得更多的市场份额。

激光行业的发展日新月异,各种新技术持续创新,应用前景一片光明。激光应用产品经理陈明表示:“我们对TubeCut Master的市场前景充满信心,公司也持续加大研发投资,进行第二阶段的产品开发和优化,除了TubeCut Master产品,ANCA Motion也在扩充相关的产品组合,以期为客户提供更完善的产品和方案组合,帮助客户提升市场竞争力。“

关于ANCA Motion



ANCA Motion是ANCA集团的全资子公司,设计和制造灵活的控制系统,特别是高精度的CNC设备。ANCA Motion根据OEM客户的特殊要求定制化硬件和软件。ANCA Motion可以提供一整套的解决方案,从交钥匙的自动化控制包到单独的产品,如数字伺服驱动器,运动控制器,软PLC,CNC,IO模块,电机,电缆和电气柜等一系列优质产品。


更多详情,请联系Claire Cheng 成园园女士,ANCA 市场经理,手机:+86 18616309108,电子邮件:Claire.cheng@anca.com。


来源:ANCA Motion


发布时间 : 2022-02-16

光惠激光迎来新年开门红,再获千台风冷激光手持焊机订单

2月12日,光惠激光传出喜讯!该司与立为激光科技有限公司签订千台风冷激光手持焊机战略合作协议。立为激光董事长薛大胜、光惠激光华北区销售总监姚远出席了签约仪式。本次开年之局的签约意义重大,双方在互信互利的基础上,进一步加大合作范围、加深合作层次,共同抵御经济环境风险,抓住未来的市场机遇。

双方自2018年合作,一直是战略合作伙伴,其中在高功率市场上,尤其是万瓦激光切割市场在华北处于领先位置,近三年呈现出爆发式指数增长,从千万级产值到2021年近5亿产值,此次立为激光的千余台风冷激光手持焊机战略合作,是在充分调研手持焊方案,风冷技术的市场前景,以及立为激光目前已有的渠道和客户优势基础上达成的共识。

山东立为激光科技有限公司创立于2008年,是一家集研发、生产、销售于一体的激光智能装备制造高新技术企业。现有济南和泰安两大生产基地,总自建生产园区实用面积达8万平方米,位列同行业全省第一,年生产各类激光设备20000余台,畅销全球150个国家和地区。立为激光致力于为客户提供综合性、可定制激光解决方案,满足客户多样化的加工需求。产品系列涵盖激光切割、激光焊接、激光清洗、激光打标及雕刻五大品类,广泛应用于工业、医疗、商业、科研、军事等领域,为各行各业不断创造价值工具。

继1月份与奥信激光签订千余台订单后,市场持续看好,立为激光果断入局,光惠激光再次敲定千台订单,梅开二度。立为激光薛大胜董事长签约后说道:年前他们经营管理层通过闭门会议,商讨今年路该怎么走,讨论后他们一致认为“稳住传统拳头市场、独辟蹊径扩大细分品类,东窗不足西窗来补”是今年的主旋律;从各类切割机到焊接成套设备,GW一直是他们忠实的合作伙伴,他对光惠的产品比较了解,与传统焊机相比,A1500W/A1000W型风冷手持激光焊机在焊接速度、焊接品质、焊缝美观、后续加工等方面都有着明显优势,他对这个细分产品应用市场的前景非常乐观。最后他表示,在充分对比风冷激光手持焊机与其它激光焊接产品的优势后作出了以上的决定。

新年伊始、春暖花开,光惠激光衷心希望能和广大合作伙伴持续保持深度沟通、进一步打造成本优势、完善产品细节、完成产能爬坡,以更开阔的视野共享产业红利。

来源:光惠激光


发布时间 : 2022-02-15

艾思兰光电新型激光融冰仪亮相冬奥会

根据国网公司北京冬奥会供电保障方案要求,为有效应对冬奥会期间雨雪冰冻灾害天气等极端情况,特别组成了公司支援冬奥会防冻融冰供电保障小组,艾思兰光电研制的便携式新型融冰设备——激光融冰仪亮相冬奥会,为确保安全供电万无一失。

团队工作人员

亮相冬奥会的新型激光融冰仪专门针对远程高空冰块的快速清除而设计,该激光除冰仪采用光纤激光器作光源,采用风冷,紧凑型结构设计,其电光转换效率高于35%,且免维护运行等特点,成本效益高,远远优于其他类型同等功率的激光器。采用国际标准的光纤QBH输出头,国际标准的RS232串口控制激光器。本系列激光除冰仪采用50倍机器视觉放大系统,清除冰块的距离可达160m,可以高效快速清理电线上和铁塔上的冰雪。

激光除冰或许是新除冰法的最优选择。高功率,高能量的激光与冰相互作用会产生热效应,冰对于不同波长的激光吸收长度不同,一般来说,激光波长在 1 ~ 10 μm 之间时,冰对其的吸收长度约从几十 mm 减小至几十 μm 。因此 , 采用不同波长的激光照射到覆冰上,热效应作用的冰层厚度也不同,从而使覆冰产生的变化也有所差异。

艾思兰研发的激光除冰仪

通过理论分析和数值仿真表明,采用波长较长的激光照射至覆冰上时,由于吸收长度较短,激光的能量基本上被覆冰的表面吸收,使得覆冰表面温度升高冰的相态发生变化,融化成液态或者直接气化达到激光除冰的效果。

艾思兰研发的激光仪工作中

采用波长较短的激光照射至覆冰上时,由于吸收长度较长(激光在冰中的穿透长度长),不仅覆冰表面吸收激光的能量,表面以里一定深度的冰也能吸收激光能量,从而使得一定厚度的覆冰的温度发生变化,一方面实现了激光除冰的效果,另一方面可使离表面不同深度的冰层形成温差,因覆冰内部不能自由形变,故当温度差产生的应力超过冰层的抗拉或抗压极限时冰层会发生断裂,使得比较坚硬的覆冰内部产生裂纹和松动,易于去除也达到激光除冰的效果。

激光清障仪

亮相冬奥会的还有艾思兰光电联合国家电网研发生产的激光清障仪,该产品远销国内外,是G20峰会及其国家重大会议,体育赛事等的指定保电产品。

来源:艾思兰光电


发布时间 : 2022-02-14

光惠激光推出高反材料焊接专家FRM,破解锂电焊接难题

前言

激光焊接是将激光束通过光学镜片聚焦到工件表面,让材料快速熔化形成熔池,然后快速冷却形成焊接接头,它具有深宽比大、焊接速度快、与工件非接触等特点,很容易实现自动化生产,因此该工艺已经被大量广泛使用。

但是,高反材料在激光焊接过程中由于激光热源与材料相互作用复杂,以及铝合金、铜合金本身特殊的物理性能,焊接时存在对激光反射率高、焊接过程不稳定、易产生气孔缺陷等问题。采用普通激光焊接铝、铜这些高反材料时,钥孔塌陷会产生小孔、飞溅,由于飞溅会导致焊缝金属减少,致使表面坑洼、不平整;而且,这些材料对激光反射率高、吸收率低,大部分能量都被反射掉了,导致填充物融合不好;同时在冷却过程中,由于冷却速度过快,使得氢气等气体在熔池内的溶解度急剧降低且来不及逸出,导致气孔产生。

主流降低飞溅和气孔的焊接方法

如何降低飞溅、减少气孔、获得平滑的焊缝是高反材料焊接的一大难点。国内外很多企业也在这方面不断探索,推出了各自的产品。

(1)使用摆动焊接头

采用摆动焊接的方式可以分散能量密度,改善焊缝温度的均匀性,能在一定程度上减少飞溅与气孔的产生。目前主流的激光头厂商(如:嘉强、万顺兴、麒麟等)都有推出类似的摆动激光焊接头。但同时也存在一定弊端,由于激光的能量密度被降低,不得不加大功率或者放慢焊接速度。

(2)使用双波长复合焊接头

通过双波长复合焊接头将光纤激光与半导体激光复合在一起,在焊接点上重合,光纤激光进行深熔焊接,半导体激光具备预热缓冷的作用,可以一定程度地减少飞溅。目前像嘉强、万顺兴这样的激光头厂商也都有推出这样的焊接头。但这样的焊接方式需要用用到两台激光器,设备组合上较为复杂。

(3)采用特殊光斑的激光器

性价比最好的方案在激光器端,将高斯分布激光改为环形+中心光,中心光斑保证熔池深度,环形光斑起到预热缓冷的作用,这与上述提到的双波长复合焊接原理较为类似。典型的激光器厂家都有推出类似的激光器,如IPG的AMB激光器、锐科的ABP激光器。

(图片源自网络,如有侵权请联系我方删除)

光惠激光的FRM是什么

针对上述高反材料的焊接难点,光惠激光在技术发展的道路上不断探索,推出了高反材料焊接专家——FRM(Flexible Ring Mode)动态光斑输出激光器,可以有效减少高反材料焊接过程中飞溅与气孔的产生。

FRM激光器通过定制化的耦合器将两个光模块耦合进光纤的纤芯层和环芯层,将两束激光耦合成一束激光后聚焦到工件表面形成复合光斑。通过调整合适的能量配比,能形成相对较宽的焊宽和较低的焊缝深宽比,有效提高钥孔的稳定性,可以明显地减少飞溅并降低气孔敏感性。

FRM激光器可任意控制纤芯光和环芯光的功率大小,可以只开中心光或环形光,也可以两者同时开,形成普通光斑、环形光斑、复合光斑三种模式;若同时开启可以中芯和环芯,可以使中芯功率大于环芯功率,也可以中芯功率小于环芯功率,或者中芯功率等于环芯功率,共可切换五种不同光斑形态。

中心光斑直径小、能量密度大,焊接基于深熔焊模式,会产生匙孔,能形成深宽比大的熔池。但它对配合间隙要求较高,且深熔焊焊接形成匙孔时大量高压金属蒸汽释放,易产生飞溅、爆点,熔池温度高且内部流动剧烈,熔池波动明显。

环形光斑直径大、能量密度小,焊接基于热传导模式,能形成较宽的熔池,由于热导焊不形成匙孔,所以焊接过程中熔池温度较低,不产生明显熔池波动,焊接无飞溅,焊缝平整美观。但由于分散了能量密度,无法获得较大的熔深。

将两者复合在一起,通过调整合适的能量配比,在中心光斑保障熔池深度的同时,环形光斑增加了熔池的宽度和存在时间,一方面提高了钥孔的稳定性,减少了飞溅的产生;另一方面,使熔池的流动更加稳定,气泡有较长时间溢出,降低了气孔形成的几率。

FRM激光器最高可提供20KW的总输出功率,并可灵活调整输出光的参数。中心光束输出光纤直径50μm/150μm,输出功率最高可达10KW;环形光束输出光纤直径150μm/300μm,输出功率最高可达10KW。中心光束为1070nm波长的光纤激光,环形光束除1070nm的光纤激光外,还可配置976nm的半导体激光,实现双波长双激光束的复合。

FRM优异的焊接效果

为了体现FRM的焊接效果,以下用FRM激光器和普通激光器分别焊接铝合金,并进行了对比。

用1.5KW+1.5KW(50μm+150μm)的FRM激光器焊接3mm厚度的6061铝合金,并和3KW(100μm)的普通激光器进行对比。可以明显发现:FRM激光器焊接时的飞溅要明显小于普通激光器的焊接。

将焊接完后的样品切开后进行金相观察。FRM激光器由于环形光斑的作用,焊接得到的焊缝呈现上宽下窄形貌,上下两表面基本平整;而普通激光器焊接的焊缝上下熔宽基本齐平,上表面存在塌陷伴随下表面凸出。

对焊接完后的焊缝进行拉力测试,FRM焊接的抗拉强度要优于普通激光器焊接。

FRM的重要应用

中国将新能源汽车作为七大战略性产业之一。由于动力锂电池组是新能源汽车组成的一个关键核心部件,随着新能源汽车的不断发展,它也相应地被广泛的使用和发展。

根据中研普华研究院的统计数据显示:2017-2020年全球锂电池需求量持续上升,且在未来3-5年内锂电设备需求将持续增长。锂电产业的迅速发展,致使各大企业纷纷加大对新工厂的建设与产能的扩充。

电池组的安全性是至关重要的,一旦发生相关故障,将会导致非常严重的结果,威胁人们的生命安全。其中,对电动汽车的安全起着决定性作用的因素就是动力电池组关键部位的焊接,这些位置最主要的材料就是铝合金,其中包括防爆阀、电芯封口、极耳、汇流排等;其次是紫铜材料,如极柱、极耳转接片等。这些位置的焊接质量好坏将直接影响作电池组质量的可靠性。

对于动力电池不同部件的焊接,采用光惠激光的FRM激光器可有效化解焊接难题,实现焊接零飞溅、表面无气孔、熔深稳定、焊缝平滑美观,显著提高焊接质量,有效保证动力电池的稳定性与安全性。

全球汽车市场向电动化转型已是大势所趋,而在这一发展大势下,势必会对锂电焊接工艺提出更高要求,锂电池加工已然成为国内激光企业争夺的重要市场。光惠激光将持续发力锂电池焊接领域,通过自主创新,进行激光器迭代升级,助力客户改进焊接工艺,提升产品安全性和竞争力。

来源:光惠激光 作者:应用工程师顾佳星

发布时间 : 2022-02-11

华工、锐科、逸飞、帝尔激光荣登湖北高新技术企业百强榜单

2月9日,2022年湖北省服务高新技术企业“春晓行动”启动会在武汉召开。会上,湖北省科技厅宣布启动2022年服务高新技术企业“春晓行动”,进一步培育壮大高新技术企业。大会同时发布了《2021年度湖北省高新技术企业百强榜单》。

激光制造网小编梳理发现,多家知名激光企业入选百强榜单。其中,华工激光、锐科激光、逸飞激光、帝尔激光纷纷上榜。除此之外,还有长飞光纤、华星光电、光迅科技、高德红外、华工正源、华工图像等光电子信息企业入选该榜单。

图为:湖北省百强高新技术企业代表授牌

百强企业大多分布在新一代信息技术、激光、光电子信息、汽车、现代化工、大健康、航天、现代农产品加工等产业领域。本次高新技术企业百强评选指标体系的设计,重点突出鼓励企业依靠创新驱动发展的政策导向,设置创新投入、创新产出、创新潜力等3个方面共15个具体指标,注重数量规模性指标与质量效率性指标兼顾,综合加权反映高新技术企业的创新发展效能。

入围高新技术企业百强榜单,为企业发展注入了一针强心剂。据悉,此次评选旨在培育湖北省100家处在产业链创新引领地位或细分领域“专精特新”优势地位,带动地区、行业创新发展的高新技术企业,抢占产业集群创新制高点。


来源 : 激光制造网 发布时间 : 2022-02-10

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