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第六届 红光奖激光加工头创新奖

获奖企业:武汉兴弘光电技术有限公司

由兴弘光电独立自主研发的HcoaxPrinter同轴送丝打印焊接头解决了传统设备焊接、熔覆时方向性难以保证、耦合性差低的问题,灵活性更高,适用场景更广泛,高效实用,精细可靠。其核心技术已达到行业领先水平,填补了该技术在国内领域的空白,在3D金属打印、精密焊接以及模具修复等方面拥有超强的可靠性和实用性。

获奖产品

项目名称


HcoaxPrinter同轴送丝激光加工头



主要用途及该产品及服务的时长


激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面,通过激光与金属的相互作用,金属吸收激光转化的热能,使金属熔化后冷却结晶形成焊接,与常规焊接方法相比,激光具有优良的传输和聚焦特性,经过聚焦镜后可以将全部能量集中于一点,因此,激光焊接可以使较高的能量作用于很小的区域,从而形成高强度的热源。这种高强度热源沿待焊接接头快速扫描实现焊接。



兴弘光电推出的同轴送丝激光加工头主要包括: 准直镜、前双屋脊镜、后双屋脊镜、金属离轴非球面反射镜、保护镜片和系统控制等。该款激光头将准直后的激光束通过两个可调距离的四面锥透镜平均分为对称的四束光束,光束经过金属离轴非球面反射镜聚焦至焦面位置。通过调节两个四面锥透镜的距离,可以实现光束内孔径的变化,实现不同尺寸的送丝,该项核心技术已达到行业领先水平,填补了该技术在国内领域的空白,在3D金属打印、精密焊接以及模具修复等方面拥有超强的可靠性和实用性。






技术参数


功率: 6000W

光纤接口: QBH

模系: 1030-1090nm

准直焦距: F100

聚焦焦距: F200

送丝直径: 0.8-1.6mm

重量: ≈15kg





产品特点

该产品主要包括:准直镜,前双屋脊镜,后双屋脊镜,金属离轴非球面反射镜,保护镜片。目的是将准直后的激光束通过两个可调距离的四面锥透镜平均分为对称的四束光束,光束经过金属离轴非球面反射镜聚焦至焦面位置。通过调节两个四面锥透镜的距离,可以实现光束内孔径的变化,实现不同尺寸的送丝。

特点如下:


1、准直镜为非球面镜,实现光路准直;


2、前双屋脊镜和后双屋脊镜为距离可调,实现光束内孔径变化;


3、金属离轴非球面反射镜为抛物面非球面面型,材质为铜及其合金基材,反射工作面镀金反射膜及保护膜;


4、针对目前焊接、熔覆时方向性难以保证、耦合性差低的问题,通过实现可调光束内孔径,嵌入不同尺寸的送丝机构,实现高方向性精度,灵活性更高,适用场景更广泛。



产品创新

传统的激光送丝焊接熔覆设备存在两方面的问题:一是金属丝输送具有方向性,很难满足熔覆层的尺寸和性能在各个方向保持一致的要求。采用的激光加工熔覆系统,激光和金属丝作用时,金属丝相对激光束的位置是偏置的,即金属丝从光外通过一个送丝机构输送到激光束的焦点上进行熔化,金属丝的相对位置需要通过送丝导管来保证;二是金属丝和激光的耦合性差,对金属丝和激光相对位置要求非常高。该款可调光内送丝的激光加工系统基于熔覆与评火应用研究具备光束可调、高效等优点,解决了传统设备焊接、熔覆时方向性难以保证,耦合性差低的问题,将准直后的激光束通过两个可调距离的四面锥透镜平均分为对称的四束光束,光束经过金属离轴非球面反射镜聚焦至焦面位置。通过调节两个四面锥透镜的距离,可以实现光束内孔径的变化,实现不同尺寸的送丝。


市场情况

目前国内没有企业做同类别产品开发,兴弘光电基于熔覆和淬火应用,进行了该款激光加工头的研发。对标进口产品,该款同轴送丝激光加工头存在四个方面的优势:一是防撞性能更优,针对激光加工头放在机器人、平台上可能和母材发生碰撞的问题进行了改进;二是密封性更好,由于光学器件成本高,加工头密封性很关键;三是维修服务更快捷,国外企业的采购以及维修服务周期通常都在半年左右;四是使用成本更实惠,进口产品的保护镜片价格为7000左右,而兴弘光电的价格在2000元左右可大大节省易耗品成本。另外,在价格方面,同类进口产品年销售近200台,销售额近亿元,且国内客户多为军事高端应用和科研项目用户。兴弘光电此款同轴送丝激光加工头功率段在4000W-6000W区间,价格在35万-65万元之间。具有极高的性价比和广泛的使用场景

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