I början av 2009 började människor inom materialbehandlingsindustrin titta på pulslasrar som kan ge hög toppeffekt och kontinuerliga lasrar med högre effektnivåer. Toppeffekten för sådana lasrar kan generellt uppnå 3 kW och medeleffekten är 300 W. Höga teknik har lett till högre topp- och medeleffekt. Idag infördes toppeffekter på upp till 20 kW, genomsnittliga kraft på 2 kW och ultraljud med kontinuerliga lasrar. Den kontinuerliga uppdateringen av kraften har drivit fiberlaser till stadiet för flyg- och rymdapparatsbehandling.
Jämfört med traditionella Nd: YAG-lasrar har fiberlasrar avsevärt förbättrad elektrooptisk omvandlingseffektivitet och strålens ljusstyrka (enkelläge eller lågbitsdrift) och kräver inte förvärmning. När kraften ändras, oavsett om det är platt-läget (som visas i figuren) (1)) eller Gauss-läget, förblir punktdiametern alltid stabil, samtidigt är pulsfrekvensen högre och parametrarna i realtid justeras är starkare. Eftersom fiberlasern använder en enda emitter för att upphetsa har den ett kvalitativt språng när det gäller tillförlitlighet, effektstabilitet och flexibilitet jämfört med blixtpumplasrar.
Med tanke på de flexibla och mångsidiga tillämpningsmetoderna för fiberlasrar kan de inte bara installeras som nya maskiner, utan också befintliga produktionslinjer kan uppgraderas, så de upptar allt fler marknadsandelar. Alla tidigare produktionssystem som använder Nd: YAG-lasrar kan konverteras till fiberlasrar.
Borrbehov inom luftfarten
Flyg- och rymdindustrin är utan tvekan en annan industri som har haft stor nytta av fiberlasrar. I den nuvarande luftfartsindustrin kan en turbinmotor ha så många som miljoner hål, som huvudsakligen används för att hjälpa enheten att sprida värme i tid under drift. Hålens tjocklek, vinkel, diameter och form varierar. Inom området flygborrningsapplikationer är den nya fiberlasern ett snabbare, mer flexibelt, mer stabilt och mer kostnadseffektivt alternativ.
Det finns två huvudsakliga sätt att producera kylhål för luftanordningar: ett är att använda flera pulser för att bilda borrhål enligt önskad öppning (pulsborrning); den andra är att använda små fläckar för att flytta strålen i ett cirkulärt område för att bilda ett borrhål (Socket). Sammantaget är uttaget långsammare, men formen är mer perfekt. I vissa applikationer kan endast hylshål väljas. Dessa hål har vanligtvis en diameter på 0,015-0,030in. Det finns också ett speciellt borrkrav i luftfältet, som är ett fläktformat hål som förbinder det strömbegränsande hålet. Dessa fläktformade hål är utloppet för kylluften, syftet är att avleda samma luftflöde till ett större område för att uppnå bättre kyleffekt. För närvarande finns det huvudsakligen följande processer för att producera fläktformade hål: den första är en liten fläck Q-switchad laser + skanner. Skannern används för att skanna formen vid öppningen av öppningen. Att använda denna metod för att bearbeta ett fläktformat hål kräver att två maskiner ska fungera separat. Den andra metoden är att minska punktstorleken för att skapa en avsmalnande och sedan använda CNC-häckning, men denna metod är mycket långsammare än "tvåstegsmetoden" utrustad med en skanner; Den tredje metoden är att använda EDM-borrteknologi och lägga till ett fläktformat hål efter att begränsningshålet har bildats. Det är mycket viktigt att undvika skalning av den termiska barriärbeläggningen vid borrning av ett fläktformat hål, och de flesta enheter har nu en termisk barriärbeläggning.
Flygborrningsapplikationer - fiberlasrar
Jämfört med Nd: YAG-pulserade lasrar är fördelarna med fiberlasrar uppenbara. Först är fiberkällans pumpkälla en diod snarare än en blixt, så att den kan bilda en perfekt fyrkantvåg. För det andra bromsar Nd: YAG-lasern med hjälp av en blixtpump, så att en del av laserenergin alltid ligger under förångningströskeln för målområdet. Denna del av energin smälter materialet och får den termiska barriärbeläggningen att avskalas. För att uppfylla specifikationerna för det omarbetade lagret måste pulsperioden vara mindre än 1 ms. I detta avseende har fiberlasrar en absolut fördel, eftersom de kan generera vågformer med fyrkantiga vågor, så att användningen av pulser på 10ms kan uppfylla kraven för luftfartygsutrustning för omarbetning och krackningsspecifikationer.
Vi använder en förbränningskammare som exempel. Vid användning av pulsborrning kommer förbränningskammaren att rotera flera gånger samtidigt under borrprocessen. I detta fall krävs 5 pulser för att borra igenom och ytterligare 2 pulser används för att bilda ett fläktformat hål. Vanligtvis är den maximala repetitionsfrekvensen för denna laser 10 pulser / sekund. Fiberlaser kan bilda ett fläkthål med en lång puls. Om samma pulsperiod och pulsenergi som Nd: YAG-lasern används, kan hastigheten nå 10 gånger originalet. Vare sig det gäller enstaka eller två långa pulser eller flera pulser, kan samma borrkvalitet erhållas. Dessutom kan fiberlasern också justera pulsperioden under och efter borrning, snarare än att använda flera pulser hela tiden, vilket är fördelaktigt för att undvika skador på kroppen.
Karakteristiken för kvittrad fiberlaser är att den kan matas ut i platt toppläge, medan Nd: YAG-laser är ungefär Gauss-läge. Tack vare platt-läget överskrider därför den förstnämnda energin förångningströskeln, medan en betydande del av det senare ligger under tröskeln. Studier har visat att för att uppnå samma borreffekt under samma förhållanden behöver fiberlasrar mindre energi. Anledningen är fyrkantvågen + platt toppläge. Det är just på grund av denna egenskap som fiberlasrar är mer effektiva i borrning och mindre termiskt skadade. Med mindre termisk skada kommer både beläggningsskalning och omläggning att förbättras.
En av orsakerna till att Nd: YAG-lasrar har väckt mycket uppmärksamhet är de unika stråldivergensegenskaperna. Fläckstorleken kan ändras med ökad eller minskad effekt. Så länge fokuseringen fokuseras på nytt kan den erforderliga bländaren uppnås. Vissa Nd: YAG-lasrar integrerar ett internt fokuserande teleskop för att ändra strålens divergensvinkel, men denna justering kräver en hög grad av professionalism hos operatören, tidskrävande och korrekta parametrar, så många är inte optimistiska med den här metoden. Vid denna punkt är fiberlasern tvärtom. Eftersom dess fokuseringsform är perfekt cirkulär kommer den inte att förändras när kraften ökar eller minskar, och om ett skalbart teleskop placeras i systemet kommer det att kunna ändra storleken på kontaktpunkten direkt under flygborrning. Området är vanligtvis 3-1.
Flexibiliteten hos fiberlasrar är långt över Nd: YAG-lasrar. Detta beror huvudsakligen på att förstnämndens högresponsdioder kan ändra pulsperioden och effektnivån under flygborrning, vilket gör det möjligt för operatörerna att använda olika effektnivåer och pulsperioder för att skapa den önskade pulssekvensen. Börja till exempel med en låg effekt, kort puls och öka sedan kraften och pulsen i en sekvens baserad på specifika borrkrav. Eftersom fiberlasrar kan ge hög toppeffekt i kW-området medan du justerar punktstorleken och pulsperioden (ner till 10 μs) räcker det bara med en maskin.
När man använder hylsteknologin kan bearbetningshastigheten för fiberlasern nå 10 gånger den för den lamppumpade Nd: YAG-pulslasern. Inte bara det, fiberlasern kan också omvandlas till en kontinuerlig effekt på upp till 2 kW vid borrning under flygning för att uppnå höghastighetsskärning. För vissa förbränningskonstruktioner kan detta nummer förbättras ytterligare. Sammanfattningsvis är pulserade fiberlasrar idealiska för skärning av tjockare plattor och höghastighetsborrningsapplikationer.
