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細說光纖激光器在醫(yī)療設(shè)備焊接領(lǐng)域的應用
與傳統(tǒng)技術(shù)相比，光纖激光器在光束質(zhì)量、聚焦深度和參數(shù)動態(tài)調(diào)整性能方面的優(yōu)勢已得到充分認可。再加上電光轉(zhuǎn)換效率、工藝通用性、可靠性和成本方面的優(yōu)勢，使得光纖激光器在醫(yī)療設(shè)備制造業(yè)(尤其在精細切割和微焊接)的應用水平不斷提高。
在焊接應用中，100W~1000W 的中功率光纖激光器可以實現(xiàn)更好的操作自由度和加工過程控制。脈沖寬度可從幾微秒到 CW 操作，脈沖重復率可達幾萬 Hz，從而為應用工程師提供了在廣泛的應用中優(yōu)化加工條件的能力。通過對加工條件的適當選擇，光纖激光器可以在熱傳導 、高能量密度激光匙孔和匙孔條件下進行焊接。
基于其整體的單模光纖結(jié)構(gòu)，光纖激光器不會因為平均功率的改變而受到熱透鏡造成的焦點位置變化的影響，并且無需定期校準激光器腔體或進行組件維護，就能確保輸出的穩(wěn)定性。
激光焊接的突出優(yōu)勢
應用于醫(yī)療設(shè)備制造領(lǐng)域的一項成熟技術(shù)
精準控制加工過程
高質(zhì)量的光束和由此產(chǎn)生的光斑尺寸控制，以及光纖激光器連續(xù)可調(diào)的平均功率設(shè)置，確保了焊接輸出能量和聚焦位置的準確，并進行精準控制。這使得激光焊接可以非常接近焊接位置如聚合物密封、玻璃與金屬密封、電容部件和熱敏電子電路的焊接。
■ 加工過程的可重復性
激光焊接是一個與焊接部件零接觸的過程，因此消除了由磨損的部件、接觸的變形或污染所引發(fā)的潛在問題。(部件的磨損，以及解除過程中可能產(chǎn)生的變形和污染的問題)。
■ 高質(zhì)量的密封焊縫技術(shù)
與常規(guī)焊接或釬焊不同，激光焊接可以完成高質(zhì)量、高產(chǎn)出的密封焊縫，這兩者是制造高端植入式醫(yī)療設(shè)備的基本要求。
圖1 展示加工過程控制和密封焊縫質(zhì)量的焊接實例
■ 可靠的表面處理技術(shù)
除了確保焊接的美觀之外，光滑和無孔隙的表面處理技術(shù)使高壓滅菌得以可靠地進行。
圖2 激光焊縫 0.15mm 厚不銹鋼的表面質(zhì)量
TruFiber P 緊湊型光纖激光器系列的設(shè)計是為了利用以下*的性能特點，為精密微焊接應用提供可靠的加工過程控制和靈活性。
閉環(huán)功率控制
TruFiber P 緊湊型系列的激光驅(qū)動和冷卻平臺的精心設(shè)計，使其在連續(xù)工作或調(diào)制工作中能夠提供可靠的輸出功率穩(wěn)定性。
輸出功率的穩(wěn)定性通?？梢赃_到<1%。對于設(shè)備制造計量，這些激光器的加工過程功率輸出可以通過配備的 FiberView 控制軟件的內(nèi)部參數(shù)數(shù)據(jù)記錄功能進行連續(xù)記錄。
光束輪廓的選擇
根據(jù)焊接應用的類型，在更均勻的能量空間分布內(nèi)，無論是標準單模的高斯模式輪廓，還是更大光斑尺寸的多模光束，都能提供更好的焊接輪廓。
TruFiber P 緊湊型激光器系列為加工工程師提供了高功率密度和深度的單模光束傳輸選項，以及 50μm 或 100μm 芯徑傳輸光纖的多模光束選項。100µm 光纖適用于生產(chǎn)具有高深寬比的焊接需求。而 50µm 光纖的光束質(zhì)量更高(M²=6.5)，可以實現(xiàn)平滑頂部焊縫的精細焊接應用，但仍需要合理的穿透深度。
采用低功率模式
延伸性能范圍
TruFiber P 緊湊型激光器的標準操作范圍是額定功率的 10-100%。大于 500W 的 TruFiber 激光器上的低功率模式功能，可以使激光器切換到 30W-300W 的超低連續(xù)功率下工作，使用戶能夠獲得廣泛的加工參數(shù)。
例如，利用這一功能，一臺激光器就可以實現(xiàn)從細線焊接所需的極低功率到設(shè)備外殼的密封焊接所需的高功率要求。此外，該激光器能夠以調(diào)制的波形進行操作，允許對平均激光功率進行額外的控制。
Simmer 模式下的脈沖波形均衡在正常操作下，當激光器在非觸發(fā)期期后被脈沖時，部分泵浦激光功率會被消耗 ，以提高激光器的反轉(zhuǎn)率，使其以使激光器達到再次開啟工作的閾值水平。這導致第一個脈沖的開啟延遲時間增加，并導致泵浦輸入功率和激光輸出功率之間的比例損失。
TruFiber P 緊湊型激光器的模擬模式功能允許用戶設(shè)置合適的泵浦偏壓，以保證激光器剛好低于閾值。這可以確保第一個脈沖的開啟延遲時間降到最低，并且第一個脈沖的能量與后續(xù)脈沖的能量是相當?shù)摹?br />
FiberView 參數(shù)設(shè)置功能
優(yōu)化脈沖形狀
在許多微焊接應用中，對時間脈沖形狀的精確控制是一個關(guān)鍵要求。在光纖激光器中，光學輸出響應與電驅(qū)動信號成高度線性關(guān)系。
TruFiber P 緊湊型激光器系列的組成部分是一個高速脈沖發(fā)生器，它與 FiberView 用戶操作界面及其圖形化的脈沖編輯器相結(jié)合，可以對激光器的時間脈沖形狀進行全方位控制。
該激光器的參數(shù)設(shè)置功能可以將這些脈沖參數(shù)存儲在激光器內(nèi)，用于軟件或?qū)崟r的硬件選擇控制。
憑借 50kHz 的數(shù)字控制帶寬，加上上述的模擬模式功能，TruFiber P 緊湊型激光器具有*的脈沖形狀優(yōu)化能力。
與傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)備相比，通快 TruFiber P 緊湊型光纖激光器在醫(yī)療設(shè)備焊接應用領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢。TruFiber 系列激光器在許多應用中都是理想的解決方案，成熟的技術(shù)使其在高端制造應用行業(yè)能夠得到可靠性和高質(zhì)量保證。