I begynnelsen av 2009 begynte folk i materialforedlingsindustrien å se på pulslasere som kan gi høy toppeffekt, og kontinuerlige lasere med høyere effektnivå. Toppkraften til slike lasere kan generelt nå 3 kW og gjennomsnittlig effekt er 300 W. Hopp i teknologi har ført til høyere topp og gjennomsnittlig effekt. I dag er det innført toppeffekter på opptil 20 kW, gjennomsnittlig kraft på 2 kW og kontinuerlige lasere med ultrahøy kraft. Den kontinuerlige oppdateringen av kraft har presset fiberlaseren til stadiet av romfartsenhetens behandling.
Sammenlignet med tradisjonelle Nd: YAG-lasere, har fiberlasere betydelig forbedret elektro-optisk konverteringseffektivitet og strålens lysstyrke (enkeltmodus eller lavbitsdrift), og krever ikke forvarming. Når strømmen endres, enten det er flat-top-modus (som vist på figuren) (1)), eller Gauss-modus, forblir punktdiameteren alltid stabil, samtidig er pulsfrekvensen høyere, og sanntidsjustering av parametrene er sterkere. Fordi fiberlaseren bruker en enkelt emitter for å begeistre, har den et kvalitativt sprang når det gjelder pålitelighet, effektstabilitet og fleksibilitet sammenlignet med flash-pumpelasere.
Med tanke på de fleksible og mangfoldige bruksmetodene til fiberlasere kan de ikke bare installeres som nye maskiner, men også eksisterende produksjonslinjer kan oppgraderes, slik at de okkuperer stadig flere markedsandeler. Alle tidligere produksjonssystemer som bruker Nd: YAG-lasere kan konverteres til fiberlasere.
Borebehov i luftfart
Luftfartsindustrien er utvilsomt en annen industri som har hatt stor fordel av fiberlasere. I den nåværende luftfartsindustrien kan en turbinmotor ha så mange som millioner hull, som hovedsakelig brukes til å hjelpe enheten med å spre varmen på en riktig måte under drift. Tykkelsen, vinkelen, diameteren og formen til hullene varierer. Når det gjelder luftfartsboringsapplikasjoner, er den nye fiberlaseren et raskere, mer fleksibelt, mer stabilt og mer kostnadseffektivt alternativ.
Det er to hovedmåter å produsere kjølehull for luftfartøyer: en er å bruke flere pulser for å danne borehull i henhold til den nødvendige åpningen (pulsboring); den andre er å bruke små flekker for å bevege bjelken i et sirkulært område for å danne et borehull (Socket). Totalt sett er kontakten tregere, men formen er mer perfekt. I noen applikasjoner kan det kun velges hylsehull. Disse hullene har vanligvis en diameter på 0,015-0,030in. Det er også et spesielt borekrav i luftfeltet, som er et vifteformet hull som forbinder det strømbegrensende hullet. Disse vifteformede hullene er utløpet til kjøleluften, formålet er å avlede den samme luftstrømmen til et større område for å oppnå bedre kjøleeffekt. For tiden er det hovedsakelig følgende prosesser for å produsere vifteformede hull: den første er en liten flekk Q-byttet laser + skanner. Skanneren brukes til å skanne formen ved utgangen av åpningen. Å bruke denne metoden for å behandle et vifteformet hull krever at to maskiner fungerer separat. Den andre metoden er å redusere spotstørrelsen for å lage en avsmalning og deretter bruke CNC-hekkende, men denne metoden er mye tregere enn "totrinns-metoden" utstyrt med en skanner; Den tredje metoden er å bruke EDM-boreteknologi, og legge til et vifteformet hull etter at begrensningshullet er dannet. Det er veldig viktig å unngå peeling av termisk barrierebelegg når du borer et vifteformet hull, og de fleste enheter har nå et termisk barrierebelegg.
Luftboringsapplikasjoner - fiberlasere
Sammenlignet med Nd: YAG-pulserede lasere, er fordelene med fiberlasere åpenbare. For det første er pumpekilden til fiberlaser en diode i stedet for en blits, så den kan danne en perfekt firkantbølge. For det andre bremser Nd: YAG-laseren ved bruk av en blitzpumpe, så en del av laserenergien er alltid under fordampingsterskelen til målområdet. Denne delen av energien vil smelte materialet og føre til at det termiske barrierebelegget skal av. For å oppfylle spesifikasjonene til omarbeidet lag, må pulsperioden være mindre enn 1 ms. I denne forbindelse har fiberlasere en absolutt fordel, fordi de kan generere bølgeformer i firkantede bølger, slik at bruk av 10ms pulser kan oppfylle kravene til luftfartsutstyr for omstøping og sprekker.
Vi bruker et forbrenningskammer som eksempel. Ved bruk av pulsboring vil forbrenningskammeret rotere flere ganger samtidig under boreprosessen. I dette tilfellet kreves det 5 pulser for boring gjennom, og ytterligere 2 pulser brukes til å danne et vifteformet hull. Vanligvis er den maksimale repetisjonsfrekvensen til denne laseren 10 pulser / sekund. Fiberlaseren kan danne et viftehull med lang puls. Hvis det brukes samme pulsperiode og pulsenergi som Nd: YAG-laseren, kan hastigheten nå 10 ganger originalen. Enten to eller to lange pulser eller flere pulser, kan den samme borekvaliteten oppnås. I tillegg kan fiberlaseren også justere pulsperioden under og etter boring, i stedet for å bruke flere pulser hele tiden, noe som er fordelaktig for å unngå skade på kroppen.
Karakteristikken ved kvitret fiberlaser er at den kan produseres i flat-top-modus, mens Nd: YAG-laser er omtrent Gauss-modus. Derfor, takket være flat-top-modus, overskrider hele førstnevnte energi fordampningsterskelen, mens en betydelig del av sistnevnte er under terskelen. Studier har vist at for å oppnå den samme boreeffekten under de samme forholdene, trenger fiberlasere mindre energi. Årsaken er kvadratbølgen + flat toppmodus. Det er nettopp på grunn av denne egenskapen at fiberlasere er mer effektive i boring og mindre termisk skadet. Med mindre termisk skade vil både beleggingsskretting og omlastning bli bedre.
En av grunnene til at Nd: YAG-lasere har vakt stor oppmerksomhet er de unike bjelkeavvikelsesegenskapene. Størrelsen på stedet kan endres med økning eller reduksjon i strømmen. Så lenge fokuset fokuseres på nytt, kan den nødvendige blenderåpningen oppnås. Noen Nd: YAG-lasere integrerer et internt fokuserende teleskop for å endre divergensvinkelen til bjelken, men denne justeringen krever en høy grad av profesjonalitet hos operatøren, tidkrevende og riktige parametere, så mange mennesker er ikke optimistiske med denne metoden. På dette tidspunktet er fiberlaseren motsatt. Fordi dens fokuseringsform er perfekt sirkulær, vil den ikke endre seg når kraften økes eller reduseres, og hvis et skalerbart teleskop er plassert i systemet, vil det kunne endre størrelsen på fokuspunktet direkte under flyboringen. Området er vanligvis 3-1.
Fleksibiliteten til fiberlasere er langt over Nd: YAG-lasere. Dette er hovedsakelig fordi førstnevnte med høy responsdioder kan endre pulsperiode og effektnivå under flyboring, slik at operatører kan bruke forskjellige effektnivåer og pulsperioder for å lage den ønskede pulssekvensen. Begynn for eksempel med lav effekt, kort puls, og øk deretter kraften og pulsen i en sekvens basert på spesifikke borekrav. Fordi fiberlasere kan gi høy toppeffekt i kW-området mens du justerer punktstørrelse og pulsperiode (ned til 10 μs), er det bare en maskin som er tilstrekkelig.
Når du bruker ermeteknologien, kan prosesseringshastigheten til fiberlaseren nå 10 ganger den for den lampepumpede Nd: YAG-pulslaseren. Ikke bare det, fiberlaseren kan også konverteres til en kontinuerlig ytelse på opptil 2 kW når du borer under flyging for å oppnå høyhastighetsskjæring. For noen forbrenningskonstruksjoner kan dette tallet forbedres ytterligere. Oppsummert er pulsede fiberlasere ideelle for å kutte tykkere plater og høyhastighetsboring.
