I begyndelsen af 2009 begyndte folk i materialeforarbejdningsindustrien at se på pulslasere, der kan give høj spidseffekt, og kontinuerlige lasere med højere effektniveauer. Spidseffekten af sådanne lasere kan generelt nå 3 kW, og den gennemsnitlige effekt er 300 W. Sprængninger i teknologi har ført til højere spids- og gennemsnitseffekt. I dag er der indført spidseffekter på op til 20 kW, gennemsnitlige kraft på 2 kW og ultrahøj effekt kontinuerlige lasere. Den kontinuerlige opdatering af strømmen har skubbet fiberlaser til stadiet for behandling af rumfartøjer.
Sammenlignet med traditionelle Nd: YAG-lasere har fiberlasere væsentligt forbedret elektro-optisk konverteringseffektivitet og strålens lysstyrke (enkelt-mode eller low-bit-drift) og kræver ikke forvarmning. Når strømmen ændres, uanset om det er fladtop-tilstand (som vist på figuren) (1)) eller Gauss-tilstand, forbliver spotdiameteren altid stabil, på samme tid, pulsfrekvensen er højere, og justering i realtid af parametrene er stærkere. Fordi fiberlaser bruger en enkelt emitter til at begejstre, har den et kvalitativt spring med hensyn til pålidelighed, effektstabilitet og fleksibilitet sammenlignet med flashpumpelaser.
I betragtning af de fleksible og forskellige anvendelsesmetoder for fiberlasere kan de ikke kun installeres som nye maskiner, men også eksisterende produktionslinjer kan opgraderes, så de besætter flere og flere markedsandele. Alle tidligere produktionssystemer, der bruger Nd: YAG-lasere, kan konverteres til fiberlasere.
Borebehov inden for luftfart
Luftfartsindustrien er uden tvivl en anden industri, der har haft stor fordel af fiberlasere. I den nuværende luftfartsindustri kan en turbinemotor have så mange som millioner af huller, som hovedsageligt bruges til at hjælpe enheden med at sprede varmen rettidigt under drift. Hullernes tykkelse, vinkel, diameter og form varierer. Inden for luftfartboringsapplikationer er den nye fiberlaser en hurtigere, mere fleksibel, mere stabil og mere omkostningseffektiv mulighed.
Der er to hovedmåder til at fremstille kølehuller til luftfartøjer: den ene er at bruge flere impulser til at danne borehuller i henhold til den krævede åbning (pulsboring); den anden er at bruge små pletter til at bevæge strålen i et cirkulært område for at danne et borehul (fatning). Samlet set er stikket langsommere, men formen er mere perfekt. I nogle applikationer kan kun muffehuller vælges. Disse huller har normalt en diameter på 0,015-0,030in. Der er også et specielt borekrav i luftfartsfeltet, som er et ventilatorformet hul, der forbinder det strømbegrænsende hul. Disse blæserformede huller er udløbet af køleluften, formålet er at aflede den samme luftstrøm til et større område for at opnå bedre køleeffekt. På nuværende tidspunkt er der hovedsageligt følgende processer til fremstilling af ventilatorformede huller: den første er en lille plet Q-switchet laser + scanner. Scanneren bruges til at scanne formen ved åbningen af åbningen. Brug af denne metode til at behandle et ventilatorformet hul kræver, at to maskiner fungerer separat. Den anden metode er at reducere spotstørrelsen for at oprette en konisk og derefter bruge CNC-reden, men denne metode er meget langsommere end "totrinsmetoden" udstyret med en scanner; Den tredje metode er at bruge EDM-boreteknologi og tilføje et ventilatorformet hul, efter at restriktionshullet er dannet. Det er meget vigtigt at undgå afskalning af den termiske barriereovertræk, når man borer et ventilatorformet hul, og de fleste enheder har nu en termisk barriereovertræk.
Anvendelse til luftboring - fiberlasere
Sammenlignet med Nd: YAG-pulserede lasere er fordelene ved fiberlasere åbenlyse. Først er fiberkildens pumpekilde en diode snarere end en flash, så den kan danne en perfekt firkantbølge. For det andet bremser Nd: YAG-laser ved hjælp af en flashpumpe, så en del af laserenergien er altid under fordampningstærsklen for målområdet Denne del af energien vil smelte materialet og få den termiske barriereovertræk til at skrælle af. For at opfylde specifikationerne for det omarbejdede lag skal pulsperioden være mindre end 1 ms. I denne henseende har fiberlasere en absolut fordel, fordi de kan generere firkantbølgebølgeformer, så brugen af 10ms pulser kan opfylde kravene i luftfartsudstyr til genindvinding og krakningspecifikationer.
Vi bruger et forbrændingskammer som eksempel. Når du bruger pulsboring, vil forbrændingskammeret rotere flere gange samtidigt under boreprocessen. I dette tilfælde kræves der 5 pulser til boring igennem, og yderligere 2 pulser bruges til at danne et ventilatorformet hul. Normalt er den maksimale gentagelsesfrekvens for denne laser 10 impulser / sekund. Fiberlaser kan danne et ventilatorhul med en lang puls. Hvis der bruges den samme pulsperiode og pulsenergi som Nd: YAG-laseren, kan hastigheden nå op til 10 gange originalen. Uanset om det er enkelt eller to lange impulser eller flere pulser, kan den samme borekvalitet opnås. Derudover kan fiberlaser også justere pulsperioden under og efter boring, snarere end at bruge flere pulser hele tiden, hvilket er fordelagtigt for at undgå skader på kroppen.
Det karakteristiske ved chirped fiberlaser er, at den kan udsendes i fladtop-tilstand, mens Nd: YAG-laser er tilnærmelsesvis Gaussisk-tilstand. Takket være fladtoptilstanden overstiger derfor førstnævnte energis fordampningstærskel, mens en betydelig del af sidstnævnte ligger under tærsklen. Undersøgelser har vist, at fiberlasere har brug for mindre energi for at opnå den samme boreeffekt under de samme betingelser. Årsagen er firkantbølgen + fladtop-tilstand. Det er netop på grund af denne egenskab, at fiberlasere er mere effektive til boring og mindre termisk beskadigede. Med mindre termisk skade forbedres både afskalning af lag og omarbejdning.
En af grundene til, at Nd: YAG-lasere har tiltrukket sig meget opmærksomhed, er de unikke stråledivergensegenskaber. Størrelsen på stedet kan ændres med stigning eller formindskelse af strømmen. Så længe fokus fokuseres igen, kan den krævede blænde opnås. Nogle Nd: YAG-lasere integrerer et internt fokuserende teleskop for at ændre divergensvinklen på strålen, men denne justering kræver en høj grad af professionalisme hos operatøren, tidskrævende og korrekte parametre, så mange mennesker er ikke optimistiske denne metode. På dette tidspunkt er fiberlaseren det modsatte. Da dens fokuseringsform er perfekt cirkulær, ændres den ikke, når strømmen øges eller formindskes, og hvis et skalerbart teleskop placeres i systemet, vil det være i stand til direkte at ændre størrelsen på fokuspunktet under flyboring. Området er normalt 3-1.
Fleksibiliteten af fiberlasere er langt over Nd: YAG-lasere. Dette skyldes hovedsageligt førstnævnte høj-respons-dioder, der kan ændre pulsperioden og effektniveauet under flyboring, hvilket gør det muligt for operatørerne at bruge forskellige effektniveauer og pulsperioder til at skabe den ønskede pulssekvens. Start for eksempel med en lav effekt, kort puls, og øg derefter effekten og pulsen i en rækkefølge baseret på specifikke borekrav. Da fiberlasere kan give høj spidseffekt i kW-området, mens justering af spotstørrelse og pulsperiode (ned til 10 μs), er det kun en maskine, der er tilstrækkelig.
Når man bruger muffeteknologien, kan bearbejdningshastigheden for fiberlaser nå 10 gange hastigheden for den lampepumpede Nd: YAG-pulslaser. Ikke kun det, fiberlaser kan også konverteres til en kontinuerlig ydelse på op til 2 kW ved boring under flyvning for at opnå højhastighedsskæring. For nogle forbrændingsdesign kan dette nummer forbedres yderligere. Kort sagt er pulserede fiberlasere ideelle til at skære tykkere plader og højhastighedsboreprogrammer.
