可靠的高功率 CO2 激光器改善灯制造

凭借 100 多年的焊接经验，机床制造商 Arnold Ravensburg（德国拉文斯堡）是该技术的专家。他们是激光器焊接的早期采用者，自 1985 年以来一直在构建自己的系统。

由于他们出色的专业知识，特别是使用二氧化碳激光器，世界各地的公司都在寻找 Arnold Ravensburg 来解决他们面临的一些最困难的焊接挑战。他们明白，该公司将开发定制解决方案，通常包含激光器、光束传输系统、夹具和零件处理机器人，而不是强制“一刀切”解决客户的独特问题。

灯密封应用

2023 年，一家大型照明产品制造商与 Arnold Ravensburg 接洽，提供用于密封放电弧灯的系统。具体来说，圆柱形石英玻璃灯泡外壳必须熔化，以便与支撑阳极和阴极的内部陶瓷结构形成密封。这种密封必须是连续和气密的，并围绕灯泡的整个圆周延伸。这对于保留将在后续步骤中填充的高压气体混合物是必要的。这种密封必须持续灯泡的整个使用寿命。

该工艺需要在灯泡整个圆周周围的两个位置熔化玻璃，以便与内部陶瓷组件形成气密密封。这将使灯泡在其使用寿命内保持其气体填充。

最初，照明制造商用火焰进行了这种密封工艺。然而，在过去的 10 年里，他们已经迁移到激光器加工领域。他们发现激光器密封更可重复，使用温度传感高温计系统使他们能够更好地调节工艺，以提高一致性和产量。  

不幸的是，他们最初的激光系统供应商遇到了质量和交付问题。他们正在寻找一家新供应商，该供应商可以提供更快、更一致的流程并准时交付。

这家照明制造商已经在 Arnold Ravensburg 工作过，因此他们很自然地就这个项目与该公司接洽。特别是由于这种应用的唯一实用来源是 CO2 激光器，Arnold Ravensburg 特别擅长这项技术。

CO2 激光器是必需的，因为灯泡包络材料在可见光和近红外光中是透明的。这意味着它不能用较短的波长激光器轻松处理 - 他们的光只会直接穿过材料，而不是被吸收以加热它。 

选择激光器

虽然这种应用显然需要 CO2 激光器，但 Arnold Ravensburg 首先必须确定工艺细节。他们发现，最佳方法是在所需光斑施加激光能量的同时连续旋转灯泡。这样可以快速加热灯泡。非接触式高温计持续监测材料温度，当达到正确值时，激光器关闭。灯泡继续旋转，熔化的玻璃流动以进行密封。

Arnold Ravensburg 工程师意识到，由于工艺参数的潜在差异，他们无法同时执行这两种密封。因此，两个密封件按顺序生产。限速因素是灯泡材料流动的速度，导致每次焊接大约需要三分钟。

该工艺需要大约 800 W 的激光器功率。Arnold Ravensburg 选择 Coherent DC 010 作为此应用的来源。这是我们 DC 系列高功率密封板放电 CO2 激光器的 1 kW 型号，功率可达 8 kW。

Arnold Ravensburg 销售总监 Hansjörg Klotz 指出：“几个因素导致我们使用了 DC 010。” “我们的最终用户认识到，与其他多千瓦 CO2 激光器中使用的快速流动结构相比，密封的板条放电设计具有更高的可靠性。它还具有更低的运营成本、更高的可靠性、更长的使用寿命和更长的维护间隔。此外，这些激光器经过密封，可以避免污染进入激光器的任何问题，这在工业环境中始终是一个问题。最后，DC 系列输出功率在整个激光器使用寿命期间保持不变，确保出色的工艺一致性。”

携手迈向成功

从 Arnold Ravensburg 等机器制造商的角度来看，Klotz 认为易于集成是一项显著优势。“我们以前多次使用相干公司直流系列激光器，在它们周围构建系统非常简单。它们提供真正的工业接口，可无缝安装到现场总线环境中。我们的许多客户都使用 Profibus 协议，特别是在德国，西门子控制器几乎是通用的，而 DC 系列直接支持这一点。”

“另一个因素是相干公司本身，”Klotz 报告说。“我们认为 Coherent 高意是合作伙伴，我们总是很容易从他们那里获得所需的支持和信息。例如，我们有时需要有关特定激光器光束特性的详细数据进行光学计算，相干公司毫不犹豫地提供这些数据。”

“此外，我们的经验是，相干公司的激光器具有出色的单元间一致性。因此，一旦我们设计了光学元件器件，就可以构建系统，知道不需要任何重大的单独调整。这同样适用于光束稳定性；安装后不会改变。这与我们自己的设计理念非常匹配。Arnold Ravensburg 光束传输系统的设计使得更换镜子时无需进行光学重新对准。但是，当然，这需要激光器指向本身保持稳定。”

Klotz 说：“这些是主流激光器，只需要每年一次的服务。” “我们可以安装它们，而不必担心现场的性能问题或故障。在我们的系统中使用 Coherent 高意 DC 系列激光器，可以消除我们和客户面临的麻烦。这让他们回到我们身边获得更多。”