Mit der Entwicklung der Halbleiterchip-Technologie und der optischen Technologie wurde die Ausgangsleistung von Halbleiterlasern kontinuierlich verbessert, die Strahlqualität deutlich verbessert und weitere Anwendungen im industriellen Bereich erhalten. Derzeit haben die Ausgangsleistung und Strahlqualität von industriellen Hochleistungshalbleiterlasern die von lampengepumpten YAG-Lasern übertroffen und sind in der Nähe von Halbleiter-gepumpten YAG-Lasern. Halbleiterlaser wurden nach und nach auf Kunststoffschweißen, Verkleidungen und Legierungen, Oberflächenwärmebehandlung, Metallschweißen usw. angewendet und haben auch einige Anwendungsfortschritte beim Markieren und Schneiden gemacht.
Fünf Anwendungen von Hochleistungshalbleiterlasern im industriellen Bereich
(1) Laser-Kunststoffschweißen
Der Strahl des Halbleiterlasers ist ein Flachstrahl, und die räumliche Verteilung der Querschnittsintensität ist relativ gleichmäßig. Im Vergleich zum Strahl eines YAG-Lasers kann der Strahl eines Halbleiterlasers eine bessere Schweißgleichmäßigkeit und Schweißqualität bei Kunststoffschweißanwendungen erzielen und Weitnahtschweißen durchführen. Kunststoffschweißanwendungen erfordern keine hohen Leistungsanforderungen für Halbleiterlaser, typischerweise 50 bis 700 W, Strahlqualität weniger als 100 mm/mrad und Spotgröße von 0,5 bis 5 mm. Das Schweißen mit dieser Technik beschädigt nicht die Oberfläche des Werkstücks. Die Lokale Erwärmung reduziert die thermische Belastung des Kunststoffteils, vermeidet Schäden an den eingebetteten elektronischen Komponenten und vermeidet besser das Schmelzen von Kunststoffen. Durch die Optimierung der Rohstoffe und Pigmente kann das Laser-Kunststoffschweißen verschiedene synthetische Farben erreichen. Derzeit werden Halbleiterlaser häufig zum Löten von versiegelten Behältern, elektronischen Bauteilgehäusen, Automobilteilen und unterschiedlichen Kunststoffkomponenten eingesetzt.
(2) Laserverkleidung und Oberflächenwärmebehandlung
Die Oberflächenwärmebehandlung oder Teilverkleidung von Metallteilen mit hohen Anforderungen an Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit ist eine wichtige Anwendung von Halbleiterlasern in der Verarbeitung. International haben Halbleiterlaser für die Laserverkleidung und Oberflächenwärmebehandlung eine Leistung von 1 bis 6 kW, eine Strahlqualität von 100 bis 400 mm/mrad und eine Spotgröße von 2 x 2 mm 2 bis 3 x 3 mm 2 oder 1 x 5 mm 2 . Im Vergleich zu anderen Lasern sind die Vorteile der Verkleidung und Oberflächenwärmebehandlung mit einem Halbleiterlaserstrahl eine hohe elektrooptische Effizienz, eine hohe Materialabsorptionsrate, niedrige Wartungskosten, rechteckige Form des Spots und eine gleichmäßige Lichtintensitätsverteilung. Derzeit sind Halbleiter-Laserverkleidungen und Oberflächenwärmebehandlungen in der Elektrotechnik, Petrochemie, Metallurgie, Stahl, Maschinen und anderen industriellen Bereichen weit verbreitet und werden zu einem der wichtigen Mittel für die neue Materialaufbereitung, die schnelle direkte Fertigung von Metallteilen und die grüne Wiederaufbereitung ausgefallener Metallteile. .
(3) Laser-Metallschweißen
Hochleistungs-Halbleiterlaser haben viele Anwendungen im Metallschweißen. Die Anwendungen reichen vom Präzisionspunktschweißen in der Automobilindustrie über das Wärmeleitschweißen von Produktionsmaterialien bis hin zum Axialschweißen von Rohren. Die Schweißqualität ist gut und es ist keine Nachbearbeitung erforderlich. Der für das Blechschweißen verwendete Halbleiterlaser benötigt eine Leistung von 300 bis 3000 W, eine Strahlqualität von 40 bis 150 mm/mrad, eine Spotgröße von 0,4 bis 1,5 mm und eine Dicke des Klebematerials von 0,1 bis 2,5 mm. Durch den geringen Wärmeeintrag wird die Verzerrung des Teils auf ein Minimum reduziert. Hochleistungs-Halbleiterlaser können mit hohen Geschwindigkeiten geschweißt werden, und die Schweißnähte sind glatt und schön. Sie haben besondere Vorteile bei der Arbeitsersparnis beim und nach dem Schweißen und eignen sich sehr gut für unterschiedliche Anforderungen des Industrieschweißens. Es wird nach und nach traditionelle Schweißverfahren ersetzen.
(4) Lasermarkierung
Die Lasermarkiertechnologie ist eine der größten Anwendungen für die Laserbearbeitung. Derzeit werden YAG-Laser, CO2-Laser und Halbleiterpumpenlaser eingesetzt. Mit der Verbesserung der Qualität von Halbleiterlaserstrahlen haben Halbleiter-Lasermarkiermaschinen jedoch begonnen, im Markierungsbereich eingesetzt zu werden. Die deutsche LIMO hat eine Strahlqualität von 5mm eingeführt? Der 50W-Direktausgangs-Halbleiterlaser von Mrad und der 25W-Halbleiterlaser mit einer Faser-gekoppelten Leistung von 50 m haben die Anforderungen des Lasers an die Ausgangsleistung und die Strahlqualität für Markierungsanwendungen erfüllt.
(5) Laserschneiden
Der Einsatz von Hochleistungs-Halbleiterlasern im Bereich des Schneidens begann erst spät.