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工業應用
皮秒激光器在高質量切割PBO纖維中的應用
材料來源:納飛曉峰           錄入時間:2023/4/13 23:30:47

被譽為“21世紀超級纖維”的pbo纖維,是一種具有高強度、高模量、高耐熱、抗燃性好、耐磨擦、低密度的合成纖維,并且質輕而柔軟,是理想的紡織原料,也是航空航天、武器裝備和其他尖端科技領域廣泛應用的原材料。

PBO這類纖維復合材料整體優良的特性,在帶來優良力學性能和廣闊應用場景的同時,對加工也提出了很多要求。據了解,PBO纖維的“斷離”方式主要以傳統機械加工為主,容易出現刀具磨損、纖維損傷、基體結構應力破壞以及加工柔性差等問題,難以滿足一些對高精度裝配所需的高品質切割要求。

激光加工有望克服以上難題,尤其是超短脈沖皮秒激光的冷加工,切割效果好,速度快,無機械應力也能保護材料本身,是可靠的加工利刃。

廣義上的激光加工是利用聚焦的高能量密度激光束照射材料,使其迅速熔化、汽化或化學降解,從而實現材料分離,達到加工目的。超短脈沖的皮秒激光加工則是通過極短的時間內將能量注入到加工材料表面,隨著脈沖能量急劇上升,高功率密度足以剝離外層電子。材料很快被加熱至汽化溫度并形成孔洞,當光束相對對材料有序移動,連續的孔洞逐漸形成切縫,同時借助與光束同軸的高速輔助氣流吹除從本體剝離的物質,從而實現工件的切割。由于脈沖時間短,能量來不及積累就消散,不會給周圍的材料帶來熱影響,因此超短脈沖的皮秒激光加工也被稱為“冷加工”。

基于工業上對皮秒激光器的需求,納飛光電研發設計了1064nm工業級皮秒激光器,它的主要特點是“三高一短”:

穩定性非常高,脈沖穩定性和功率穩定性均小于1%RMS,有利于持久穩定的輸出;

輸出功率高,超過30w,同時帶來超過300uj 的單脈沖能量,有利于提高加工效率;

光束質量高(M2<1.3),聚焦后的光斑直徑達到微米量級,可以進行高精細的加工;

脈寬短,僅為10ps左右,“冷”加工的效果更好,保護材料免受熱影響。

此外,除了激光器本身的優良特性為工業精細加工賦能外,通過外部光學組建的加持,也能進一步提質增效,通過掃描振鏡的應用還可以實現超快的掃描速度和復雜的掃描路徑,大大提高激光加工速度和加工柔性。

(文章轉載自網絡,如有侵權,請聯系刪除)


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