1.laser dyskowy
Propozycja koncepcji konstrukcyjnej lasera dyskowego skutecznie rozwiązała problem efektu cieplnego laserów na ciele stałym i osiągnęła idealne połączenie wysokiej mocy średniej, wysokiej mocy szczytowej, wysokiej wydajności i wysokiej jakości wiązki laserów na ciele stałym. Lasery dyskowe stały się nowym, niezastąpionym źródłem światła laserowego do przetwarzania w samochodach, statkach, kolejnictwie, lotnictwie, energetyce i innych dziedzinach. Obecna technologia lasera dyskowego dużej mocy ma maksymalną moc 16 kilowatów i jakość wiązki 8 miliradianów, co umożliwia zdalne spawanie laserowe robotem i szybkie cięcie laserowe wielkoformatowe, otwierając szerokie perspektywy dla laserów na ciele stałym w poleobróbka laserowa dużej mocy. Rynek aplikacji.
Zalety laserów dyskowych:
1. Struktura modułowa
Laser dyskowy ma budowę modułową, a każdy moduł można szybko wymienić na miejscu. System chłodzenia i system prowadzenia światła są zintegrowane ze źródłem lasera, z zwartą konstrukcją, niewielką powierzchnią oraz szybką instalacją i debugowaniem.
2. Doskonała jakość wiązki i standaryzacja
Wszystkie lasery dyskowe TRUMPF o mocy powyżej 2 kW mają iloczyn parametrów wiązki (BPP) standaryzowany na 8 mm/mrad. Laser jest niezmienny na zmiany trybu pracy i jest kompatybilny ze wszystkimi optykami TRUMPF.
3. Ponieważ rozmiar plamki w laserze dyskowym jest duży, gęstość mocy optycznej wytrzymywanej przez każdy element optyczny jest mała.
Próg uszkodzenia powłoki elementu optycznego wynosi zwykle około 500 MW/cm2, a próg uszkodzenia kwarcu wynosi 2-3 GW/cm2. Gęstość mocy we wnęce rezonansowej lasera dyskowego TRUMPF wynosi zwykle mniej niż 0,5 MW/cm2, a gęstość mocy na włóknie sprzęgającym jest mniejsza niż 30 MW/cm2. Tak niska gęstość mocy nie spowoduje uszkodzeń elementów optycznych i nie będzie powodować efektów nieliniowych, zapewniając tym samym niezawodność działania.
4. Zastosuj system kontroli sprzężenia zwrotnego mocy lasera w czasie rzeczywistym.
System kontroli sprzężenia zwrotnego w czasie rzeczywistym może utrzymać stabilną moc docierającą do trójnika, a wyniki przetwarzania charakteryzują się doskonałą powtarzalnością. Czas wstępnego nagrzewania lasera dyskowego jest prawie zerowy, a zakres regulacji mocy wynosi 1–100%. Ponieważ laser dyskowy całkowicie rozwiązuje problem efektu soczewki termicznej, moc lasera, wielkość plamki i kąt rozbieżności wiązki są stabilne w całym zakresie mocy, a czoło fali wiązki nie ulega zniekształceniom.
5. Światłowód może być typu plug-and-play, podczas gdy laser nadal działa.
W przypadku awarii określonego światłowodu podczas wymiany światłowodu wystarczy jedynie zamknąć ścieżkę światłowodu bez wyłączania, a inne światłowody mogą nadal wysyłać światło laserowe. Wymiana światłowodu jest łatwa w obsłudze, wystarczy podłączyć i grać, bez użycia narzędzi i regulacji wyrównania. Przy wejściu na ulicę znajduje się urządzenie pyłoszczelne, które ściśle zapobiega przedostawaniu się kurzu do obszaru elementów optycznych.
6. Bezpieczny i niezawodny
Podczas obróbki, nawet jeśli emisyjność obrabianego materiału jest tak wysoka, że światło lasera odbija się z powrotem do lasera, nie będzie to miało wpływu na sam laser ani na efekt obróbki i nie będzie żadnych ograniczeń w obróbce materiału lub długość włókna. Bezpieczeństwo pracy lasera zostało potwierdzone niemieckim certyfikatem bezpieczeństwa.
7. Moduł diody pompującej jest prostszy i szybszy
Układ diod zamontowany na module pompującym również ma konstrukcję modułową. Moduły diodowe mają długą żywotność i są objęte gwarancją na 3 lata lub 20 000 godzin. Nie są wymagane żadne przestoje, niezależnie od tego, czy jest to planowana wymiana, czy natychmiastowa wymiana z powodu nagłej awarii. W przypadku awarii modułu system sterowania uruchomi alarm i automatycznie zwiększy prąd innych modułów, aby utrzymać stałą moc wyjściową lasera. Użytkownik może kontynuować pracę przez dziesięć, a nawet kilkadziesiąt godzin. Wymiana modułów diod pompujących na miejscu produkcji jest bardzo prosta i nie wymaga szkolenia operatora.
Lasery światłowodowe, podobnie jak inne lasery, składają się z trzech części: ośrodka wzmacniającego (włókno domieszkowane), które może generować fotony, optycznej wnęki rezonansowej, która umożliwia sprzężenie zwrotne fotonów i wzmacnianie rezonansowe w ośrodku wzmacniającym oraz źródła pompy, które wzbudza przejścia fotonów.
Cechy: 1. Światłowód ma wysoki stosunek „powierzchnia/objętość”, dobry efekt rozpraszania ciepła i może pracować w sposób ciągły bez wymuszonego chłodzenia. 2. Światłowód jako ośrodek falowodowy ma małą średnicę rdzenia i jest podatny na dużą gęstość mocy we włóknie. Dlatego lasery światłowodowe mają wyższą wydajność konwersji, niższy próg, większe wzmocnienie i węższą szerokość linii i różnią się od światłowodów. Straty na sprzężeniu są niewielkie. 3. Ponieważ światłowody mają dobrą elastyczność, lasery światłowodowe są małe i elastyczne, mają zwartą konstrukcję, są opłacalne i łatwe do zintegrowania z systemami. 4. Światłowód ma też całkiem sporo przestrajalnych parametrów i selektywności, a dzięki temu może uzyskać dość szeroki zakres strojenia, dobrą dyspersję i stabilność.
Klasyfikacja lasera światłowodowego:
1. Laser światłowodowy domieszkowany ziemami rzadkimi
2. Pierwiastki ziem rzadkich domieszkowane w obecnie stosunkowo dojrzałych aktywnych światłowodach: erb, neodym, prazeodym, tul i iterb.
3. Podsumowanie działania lasera rozpraszającego Ramana stymulowanego włóknem: Laser światłowodowy to zasadniczo konwerter długości fali, który może przekształcić długość fali pompy w światło o określonej długości fali i wyprowadzić je w postaci lasera. Z fizycznego punktu widzenia zasada generowania wzmocnienia światła polega na dostarczeniu materiałowi roboczemu światła o długości fali, którą jest w stanie zaabsorbować, tak aby materiał roboczy mógł skutecznie absorbować energię i zostać aktywowany. Dlatego w zależności od materiału domieszkującego odpowiednia długość fali absorpcji jest również inna, a wymagania dotyczące długości fali światła pompy są również różne.
2.3 Laser półprzewodnikowy
Laser półprzewodnikowy został pomyślnie wzbudzony w 1962 r. i osiągnął ciągłą moc wyjściową w temperaturze pokojowej w 1970 r. Później, po udoskonaleniach, opracowano lasery z podwójną heterozłączą i diody laserowe o strukturze paskowej (diody laserowe), które są szeroko stosowane w komunikacji światłowodowej, dyskach optycznych, drukarki laserowe, skanery laserowe i wskaźniki laserowe (wskaźniki laserowe). Są obecnie najczęściej produkowanym laserem. Zaletami diod laserowych są: wysoka wydajność, małe rozmiary, niewielka waga i niska cena. W szczególności wydajność typu wielu studni kwantowych wynosi 20 ~ 40%, a typu PN również osiąga kilka 15% ~ 25%. Krótko mówiąc, jego największą cechą jest wysoka efektywność energetyczna. Ponadto ciągła długość fali wyjściowej obejmuje zakres od podczerwieni do światła widzialnego, a na rynek trafiły również produkty z mocą impulsu optycznego do 50 W (szerokość impulsu 100 ns). Jest to przykład lasera, który jest bardzo łatwy w użyciu jako źródło światła lidarowego lub wzbudzającego. Zgodnie z teorią pasm energii ciał stałych, poziomy energii elektronów w materiałach półprzewodnikowych tworzą pasma energii. Wysokoenergetyczne to pasmo przewodnictwa, niskoenergetyczne to pasmo walencyjne, a oba pasma oddzielone są pasmem zakazanym. Kiedy nierównowagowe pary elektron-dziura wprowadzone do półprzewodnika rekombinują, uwolniona energia jest wypromieniowywana w postaci luminescencji, która jest luminescencją rekombinacyjną nośników.
Zalety laserów półprzewodnikowych: małe rozmiary, niewielka waga, niezawodne działanie, niski pobór mocy, wysoka wydajność itp.
2.4Laser YAG
Laser YAG, rodzaj lasera, to matryca laserowa o doskonałych kompleksowych właściwościach (optycznych, mechanicznych i termicznych). Podobnie jak inne lasery stałe, podstawowymi elementami laserów YAG są materiał roboczy lasera, źródło pompy i wnęka rezonansowa. Jednakże ze względu na różne rodzaje aktywowanych jonów domieszkowanych w krysztale, różne źródła pompowania i metody pompowania, odmienną strukturę stosowanej wnęki rezonansowej oraz inne stosowane funkcjonalne urządzenia strukturalne, lasery YAG można podzielić na wiele typów. Na przykład, zgodnie z kształtem fali wyjściowej, można go podzielić na laser YAG o fali ciągłej, laser YAG o powtarzalnej częstotliwości i laser impulsowy itp.; w zależności od długości fali roboczej można go podzielić na laser YAG 1,06 μm, laser YAG o podwojonej częstotliwości, laser YAG z przesunięciem częstotliwości Ramana i przestrajalny laser YAG itp.; według domieszkowania Różne typy laserów można podzielić na lasery Nd:YAG, lasery YAG domieszkowane Ho, Tm, Er itp.; ze względu na kształt kryształu dzieli się je na lasery YAG w kształcie pręta i płyty; według różnych mocy wyjściowych można je podzielić na dużą moc oraz małą i średnią moc. Laser YAG itp.
Solidna wycinarka laserowa YAG rozszerza, odbija i skupia pulsacyjną wiązkę lasera o długości fali 1064nm, następnie wypromieniowuje i podgrzewa powierzchnię materiału. Ciepło powierzchniowe przenika do wnętrza poprzez przewodzenie ciepła, a szerokość, energia, moc szczytowa i powtarzalność impulsu laserowego są precyzyjnie kontrolowane cyfrowo. Częstotliwość i inne parametry mogą natychmiast stopić, odparować i odparować materiał, umożliwiając w ten sposób cięcie, spawanie i wiercenie określonych trajektorii za pomocą systemu CNC.
Cechy: Ta maszyna ma dobrą jakość wiązki, wysoką wydajność, niski koszt, stabilność, bezpieczeństwo, większą precyzję i wysoką niezawodność. Łączy w sobie cięcie, spawanie, wiercenie i inne funkcje, co czyni go idealnym, precyzyjnym i wydajnym, elastycznym sprzętem do obróbki. Duża prędkość przetwarzania, wysoka wydajność, dobre korzyści ekonomiczne, małe proste szczeliny krawędziowe, gładka powierzchnia cięcia, duży stosunek głębokości do średnicy i minimalne odkształcenie termiczne w stosunku wymiaru do szerokości i mogą być przetwarzane na różnych materiałach, takich jak twarde, kruche i miękkie. Nie ma problemu zużycia lub wymiany narzędzia podczas obróbki i nie ma żadnych zmian mechanicznych. Łatwo jest zrealizować automatyzację. Może realizować przetwarzanie w specjalnych warunkach. Sprawność pompy jest wysoka, do około 20%. Wraz ze wzrostem wydajności obciążenie cieplne ośrodka laserowego maleje, co znacznie poprawia wiązkę. Ma długą żywotność, wysoką niezawodność, mały rozmiar i niewielką wagę i nadaje się do zastosowań miniaturyzacyjnych.
Zastosowanie: Nadaje się do cięcia laserowego, spawania i wiercenia materiałów metalowych: takich jak stal węglowa, stal nierdzewna, stal stopowa, aluminium i stopy, miedź i stopy, tytan i stopy, stopy niklowo-molibdenowe i inne materiały. Szeroko stosowane w lotnictwie, przemyśle lotniczym, broni, statkach, petrochemii, medycynie, oprzyrządowaniu, mikroelektronice, przemyśle motoryzacyjnym i innych gałęziach przemysłu. Poprawia się nie tylko jakość przetwarzania, ale także poprawia się wydajność pracy; ponadto laser YAG może również zapewnić dokładną i szybką metodę badawczą w badaniach naukowych.
W porównaniu do innych laserów:
1. Laser YAG może pracować zarówno w trybie impulsowym, jak i ciągłym. Jego wyjście impulsowe może uzyskiwać krótkie i bardzo krótkie impulsy dzięki technologii przełączania Q i blokowania trybów, dzięki czemu jego zakres przetwarzania jest większy niż w przypadku laserów CO2.
2. Jego długość fali wyjściowej wynosi 1,06 um, czyli dokładnie o jeden rząd wielkości mniej niż długość fali lasera CO2 wynosząca 10,06 um, dzięki czemu charakteryzuje się wysoką wydajnością sprzęgania z metalem i dobrą wydajnością przetwarzania.
3. Laser YAG ma zwartą konstrukcję, niewielką wagę, łatwą i niezawodną obsługę oraz niskie wymagania konserwacyjne.
4. Laser YAG może być sprzężony ze światłowodem. Dzięki systemowi multipleksowego podziału czasu i mocy, jedna wiązka lasera może być w łatwy sposób przekazywana do wielu stanowisk pracy lub stanowisk zdalnych, co zapewnia elastyczność obróbki laserowej. Dlatego przy wyborze lasera należy wziąć pod uwagę różne parametry i własne, rzeczywiste potrzeby. Tylko w ten sposób laser może osiągnąć maksymalną skuteczność. Impulsowe lasery Nd:YAG dostarczane przez Xinte Optoelectronics nadają się do zastosowań przemysłowych i naukowych. Niezawodne i stabilne lasery impulsowe Nd:YAG zapewniają moc impulsu do 1,5 J przy 1064 nm z częstotliwością powtarzania do 100 Hz.
Czas publikacji: 17 maja 2024 r
