圖 1 .Arnold Ravensburg 玻璃燈泡的激光器熔化系統(tǒng)正在兩個(gè)地方熔化玻璃，以密封凸起。

1 kW Coherent 高意直流系列激光器提供該工業(yè)過(guò)程所需的性能、可靠性和成本組合，相干公司的支持使集成商的工作更加輕松。 憑借 100 多年的焊接經(jīng)驗(yàn)，機(jī)床制造商 Arnold Ravensburg(德國(guó)拉文斯堡)是該技術(shù)的能手。他們是激光器焊接的早期采用者，自 1985 年以來(lái)一直在構(gòu)建自己的系統(tǒng)。

由于他們出色的專業(yè)知識(shí)，特別是使用二氧化碳激光器，世界各地的公司都在尋找 Arnold Ravensburg 來(lái)解決他們面臨的一些最困難的焊接挑戰(zhàn)。他們明白，該公司將開(kāi)發(fā)定制解決方案，通常包含激光器、光束傳輸系統(tǒng)、夾具和零件處理機(jī)器人，而不是強(qiáng)制“一刀切”解決客戶的獨(dú)特問(wèn)題。

Coherent 高意直流系列 CO2 激光器將輸出穩(wěn)定性和一致性與高運(yùn)行可靠性相結(jié)合，是集成商、線路制造商和最終用戶的理想選擇。”– Arnold Ravensburg 銷售總監(jiān) Hansj?rg Klotz

燈密封應(yīng)用

2023 年，一家大型照明產(chǎn)品制造商與 Arnold Ravensburg 接洽，提供用于密封放電弧燈的系統(tǒng)。具體來(lái)說(shuō)，圓柱形石英玻璃燈泡外殼必須熔化，以便與支撐陽(yáng)極和陰極的內(nèi)部陶瓷結(jié)構(gòu)形成密封。這種密封必須是連續(xù)和氣密的，并圍繞燈泡的整個(gè)圓周延伸。這對(duì)于保留將在后續(xù)步驟中填充的高壓氣體混合物是必要的。這種密封必須持續(xù)燈泡的整個(gè)使用壽命。

該工藝需要在燈泡整個(gè)圓周周圍的兩個(gè)位置熔化玻璃，以便與內(nèi)部陶瓷組件形成氣密密封。這將使燈泡在其使用壽命內(nèi)保持其氣體填充。

最初，照明制造商用火焰進(jìn)行了這種密封工藝。然而，在過(guò)去的 10 年里，他們已經(jīng)遷移到激光器加工領(lǐng)域。他們發(fā)現(xiàn)激光器密封更可重復(fù)，使用溫度傳感高溫計(jì)系統(tǒng)使他們能夠更好地調(diào)節(jié)工藝，以提高一致性和產(chǎn)量。

不幸的是，他們最初的激光系統(tǒng)供應(yīng)商遇到了質(zhì)量和交付問(wèn)題。他們正在尋找一家新供應(yīng)商，該供應(yīng)商可以提供更快、更一致的流程并準(zhǔn)時(shí)交付。

這家照明制造商已經(jīng)在 Arnold Ravensburg 工作過(guò)，因此他們很自然地就這個(gè)項(xiàng)目與該公司接洽。特別是由于這種應(yīng)用的唯一實(shí)用來(lái)源是 CO2 激光器，Arnold Ravensburg 特別擅長(zhǎng)這項(xiàng)技術(shù)。

CO2 激光器是必需的，因?yàn)闊襞莅j(luò)材料在可見(jiàn)光和近紅外光中是透明的。這意味著它不能用較短的波長(zhǎng)激光器輕松處理 - 他們的光只會(huì)直接穿過(guò)材料，而不是被吸收以加熱它。

選擇激光器

雖然這種應(yīng)用顯然需要 CO2 激光器，但 Arnold Ravensburg 首先必須確定工藝細(xì)節(jié)。他們發(fā)現(xiàn)，理想方法是在所需光斑施加激光能量的同時(shí)連續(xù)旋轉(zhuǎn)燈泡。這樣可以快速加熱燈泡。非接觸式高溫計(jì)持續(xù)監(jiān)測(cè)材料溫度，當(dāng)達(dá)到正確值時(shí)，激光器關(guān)閉。燈泡繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，熔化的玻璃流動(dòng)以進(jìn)行密封。

Arnold Ravensburg 工程師意識(shí)到，由于工藝參數(shù)的潛在差異，他們無(wú)法同時(shí)執(zhí)行這兩種密封。因此，兩個(gè)密封件按順序生產(chǎn)。限速因素是燈泡材料流動(dòng)的速度，導(dǎo)致每次焊接大約需要三分鐘。

圖 2：當(dāng)使用相干公司 DC 010 激光能量時(shí)，脈沖會(huì)持續(xù)旋轉(zhuǎn) 激光器

該工藝需要大約 800 W 的激光器功率。Arnold Ravensburg 選擇 Coherent DC 010 作為此應(yīng)用的來(lái)源。這是我們 DC 系列高功率密封板放電 CO2 激光器的 1 kW 型號(hào)，功率可達(dá) 8 kW。

圖 3：DC 系列是擴(kuò)散冷卻、高度穩(wěn)定的多kW CO2 平板激光器，輸出功率從 1 kW 到 8 kW。

Arnold Ravensburg 銷售總監(jiān) Hansj?rg Klotz 指出：“幾個(gè)因素導(dǎo)致我們使用了 DC 010。” “我們的最終用戶認(rèn)識(shí)到，與其他多千瓦 CO2 激光器中使用的快速流動(dòng)結(jié)構(gòu)相比，密封的板條放電設(shè)計(jì)具有更高的可靠性。它還具有更低的運(yùn)營(yíng)成本、更高的可靠性、更長(zhǎng)的使用壽命和更長(zhǎng)的維護(hù)間隔。此外，這些激光器經(jīng)過(guò)密封，可以避免污染進(jìn)入激光器的任何問(wèn)題，這在工業(yè)環(huán)境中始終是一個(gè)問(wèn)題。最后，DC 系列輸出功率在整個(gè)激光器使用壽命期間保持不變，確保出色的工藝一致性。”

攜手邁向成功

從 Arnold Ravensburg 等機(jī)器制造商的角度來(lái)看，Klotz 認(rèn)為易于集成是一項(xiàng)顯著優(yōu)勢(shì)。“我們以前多次使用相干公司直流系列激光器，在它們周圍構(gòu)建系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單。它們提供真正的工業(yè)接口，可無(wú)縫安裝到現(xiàn)場(chǎng)總線環(huán)境中。我們的許多客戶都使用 Profibus 協(xié)議，特別是在德國(guó)，西門子控制器幾乎是通用的，而 DC 系列直接支持這一點(diǎn)。”

“另一個(gè)因素是相干公司本身，”Klotz 報(bào)告說(shuō)。“我們認(rèn)為 Coherent 高意是合作伙伴，我們總是很容易從他們那里獲得所需的支持和信息。例如，我們有時(shí)需要有關(guān)特定激光器光束特性的詳細(xì)數(shù)據(jù)進(jìn)行光學(xué)計(jì)算，相干公司毫不猶豫地提供這些數(shù)據(jù)。”

“此外，我們的經(jīng)驗(yàn)是，相干公司的激光器具有出色的單元間一致性。因此，一旦我們?cè)O(shè)計(jì)了光學(xué)元件器件，就可以構(gòu)建系統(tǒng)，知道不需要任何重大的單獨(dú)調(diào)整。這同樣適用于光束穩(wěn)定性;安裝后不會(huì)改變。這與我們自己的設(shè)計(jì)理念非常匹配。Arnold Ravensburg 光束傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使得更換鏡子時(shí)無(wú)需進(jìn)行光學(xué)重新對(duì)準(zhǔn)。但是，當(dāng)然，這需要激光器指向本身保持穩(wěn)定。”

Klotz 說(shuō)：“這些是主流激光器，只需要每年一次的服務(wù)。” “我們可以安裝它們，而不必?fù)?dān)心現(xiàn)場(chǎng)的性能問(wèn)題或故障。在我們的系統(tǒng)中使用 Coherent 高意 DC 系列激光器，可以消除我們和客戶面臨的麻煩。這讓他們回到我們身邊獲得更多。”

審核編輯 黃宇