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2024 年 7 月 9 日| 新闻与通知 蓝色直接二极管激光器实现全球最高输出功率 6 千瓦
全球首创调节照射光束形状的功能

岛津制作所所的 BLUE IMPACT 蓝色直接二极管激光器实现了全球最高输出功率 6 千瓦。此外,蓝色激光器首次配备了“按需轮廓控制技术”,可根据加工目标调整照射光束的形状。即使在高功率下也能实现稳定焊接,实现高质量、高产量加工。蓝色直接二极管激光器的 6 千瓦输出功率约为 NEDO(新能源和工业技术开发组织)2020 财年项目记录输出功率的四倍。

随着汽车电动化,主要零部件从发动机和变速箱被电机和电池取代,对高导电性和高导热性的纯铜材料加工需求不断增长。与传统激光加工中使用的红外激光器相比,波长为 400 至 460 nm 的蓝色激光器对金属的光吸收效率更高,是加工纯铜材料的理想光源。此外,与传统激光器相比,二极管激光器具有出色的响应速度、远程操作能力和免维护性。因此,蓝色直接二极管激光器是焊接纯铜材料不可或缺的工具,这对于电动汽车 (EV) 的广泛采用至关重要。

6kW蓝色直接二极管激光器由最近开发的1kW蓝色直接二极管激光器和独特的加工头组成,该加工头将来自6个相同激光器的输出光组合在一起。1kW蓝色直接二极管激光器的输出光纤采用矩形芯形状(200μm×400μm)。如果采用传统的圆形,扫描时中心和周边之间的热传递会有所不同,但矩形照射形状可使整个区域均匀加热,并且由于扩大了照射面积,亮度高,可实现稳定、高速的加工。此外,该系统还采用了世界上首创的按需轮廓控制技术,可独立控制6个捆绑激光器的输出功率和光束照射位置。通过控制激光束以匹配工件形状,使强光束指向熔化区域的中心,较弱的光束指向中心周围,可以抑制焊接时熔融金属颗粒的散射,实现高质量的加工。

岛津自2016年度起参与了NEDO高亮度、高效率激光加工技术项目,与大阪大学接合与焊接研究所材料接合工艺研究部激光材料加工研究科塚本昌弘教授合作,开发出一种独特的技术,将多个蓝色二极管激光元件的输出组合起来,以实现激光加工光源所需的高亮度和高输出功率。岛津目前正在与一家大型机床制造商合作,旨在实现该技术的社会化。利用多年来开发的BLUE IMPACT技术,岛津将开发一种可用于焊接电动汽车电机、电池、逆变器和其他部件的光源。

  • * “BLUE IMPACT”是岛津制作所所的注册商标。
(a)顶视图

(a)顶视图

(b)底视图

(b)底视图

对厚度3mm的铜板进行170cm/min的高速熔深加工的示例。
通过轮廓控制可实现减少飞溅的高质量加工。

(a)电机线圈用扁平矩形铜线的焊接示例

(a) 焊接扁平矩形示例
电机线圈用铜线

(b)CT 图像

(b)CT 图像

电机线圈用铜扁线的焊接事例,使用岛津微焦点X射线CT装置对焊接部位进行无损检测。对2mm×4mm的方线实现了无气孔(焊接金属中的孔隙)的高速加工。