1.laser dyskowy
Propozycja koncepcji lasera dyskowego skutecznie rozwiązała problem efektu termicznego laserów na ciele stałym i pozwoliła uzyskać idealne połączenie wysokiej mocy średniej, wysokiej mocy szczytowej, wysokiej sprawności i wysokiej jakości wiązki laserów na ciele stałym. Lasery dyskowe stały się niezastąpionym nowym źródłem światła laserowego w przemyśle motoryzacyjnym, okrętowym, kolejowym, lotniczym, energetycznym i innych. Obecna technologia laserów dyskowych dużej mocy charakteryzuje się mocą maksymalną 16 kilowatów i jakością wiązki 8 miliradianów, co umożliwia zdalne spawanie laserowe robotów i szybkie cięcie laserowe dużych formatów, otwierając szerokie perspektywy dla laserów na ciele stałym w dziedzinie...obróbka laserowa dużej mocyRynek aplikacji.
Zalety laserów dyskowych:
1. Struktura modułowa
Laser dyskowy ma modułową konstrukcję, a każdy moduł można szybko wymienić na miejscu. Układ chłodzenia i układ światłowodowy są zintegrowane ze źródłem lasera, charakteryzując się kompaktową konstrukcją, niewielkimi wymiarami oraz szybką instalacją i debugowaniem.
2. Doskonała jakość wiązki i standaryzacja
Wszystkie lasery dyskowe TRUMPF o mocy powyżej 2 kW mają znormalizowany iloczyn parametrów wiązki (BPP) na poziomie 8 mm/mrad. Laser jest odporny na zmiany trybu pracy i kompatybilny ze wszystkimi elementami optycznymi TRUMPF.
3. Ponieważ rozmiar plamki w laserze dyskowym jest duży, gęstość mocy optycznej przenoszonej przez każdy element optyczny jest mała.
Próg uszkodzenia powłoki elementu optycznego wynosi zazwyczaj około 500 MW/cm², a próg uszkodzenia kwarcu to 2-3 GW/cm². Gęstość mocy w rezonansowej wnęce lasera dyskowego TRUMPF wynosi zazwyczaj mniej niż 0,5 MW/cm², a gęstość mocy na włóknie sprzęgającym jest mniejsza niż 30 MW/cm². Tak niska gęstość mocy nie spowoduje uszkodzenia elementów optycznych i nie wywoła efektów nieliniowych, zapewniając tym samym niezawodność działania.
4. Zastosowano system sterowania mocą lasera w czasie rzeczywistym.
System sterowania ze sprzężeniem zwrotnym w czasie rzeczywistym utrzymuje stabilną moc docierającą do elementu T, a wyniki przetwarzania charakteryzują się doskonałą powtarzalnością. Czas nagrzewania wstępnego lasera dyskowego jest niemal zerowy, a zakres regulacji mocy wynosi 1–100%. Ponieważ laser dyskowy całkowicie rozwiązuje problem efektu soczewki termicznej, moc lasera, rozmiar plamki i kąt rozbieżności wiązki są stabilne w całym zakresie mocy, a czoło fali wiązki nie ulega zniekształceniom.
5. Światłowód można podłączyć i używać, podczas gdy laser nadal działa.
W przypadku awarii danego włókna światłowodowego, podczas jego wymiany wystarczy zamknąć ścieżkę optyczną włókna bez wyłączania, a pozostałe włókna mogą nadal emitować światło laserowe. Wymiana włókna światłowodowego jest łatwa w obsłudze, typu „podłącz i używaj”, bez użycia narzędzi ani regulacji ustawienia. Przy wejściu od strony ulicy znajduje się urządzenie przeciwpyłowe, które skutecznie zapobiega przedostawaniu się kurzu do wnętrza elementów optycznych.
6. Bezpieczny i niezawodny
Podczas przetwarzania, nawet jeśli emisyjność przetwarzanego materiału jest tak wysoka, że światło laserowe odbija się z powrotem do lasera, nie będzie to miało wpływu na sam laser ani na efekt przetwarzania, a także nie będzie żadnych ograniczeń dotyczących obróbki materiału ani długości włókna. Bezpieczeństwo pracy lasera zostało potwierdzone niemieckim certyfikatem bezpieczeństwa.
7. Moduł diody pompującej jest prostszy i szybszy
Moduł diodowy zamontowany na module pompującym ma również konstrukcję modułową. Moduły diodowe charakteryzują się długą żywotnością i objęte są 3-letnią gwarancją lub 20 000 godzin. Nie ma potrzeby przestoju, niezależnie od tego, czy jest to planowana wymiana, czy natychmiastowa wymiana z powodu nagłej awarii. W przypadku awarii modułu, system sterowania uruchamia alarm i automatycznie zwiększa prąd pozostałych modułów, aby utrzymać stałą moc wyjściową lasera. Użytkownik może kontynuować pracę przez dziesięć, a nawet kilkadziesiąt godzin. Wymiana modułów diodowych w miejscu produkcji jest bardzo prosta i nie wymaga przeszkolenia operatora.
Lasery światłowodowe, podobnie jak inne lasery, składają się z trzech części: ośrodka wzmocnienia (włókna domieszkowanego), który może generować fotony, optycznej wnęki rezonansowej, która pozwala na zwrot fotonów i ich rezonansowe wzmocnienie w ośrodku wzmocnienia, oraz źródła pompującego, które wzbudza przejścia fotonów.
Cechy: 1. Światłowód charakteryzuje się wysokim stosunkiem powierzchni do objętości, dobrym rozpraszaniem ciepła i może pracować w sposób ciągły bez wymuszonego chłodzenia. 2. Jako medium światłowodowe, światłowód charakteryzuje się małą średnicą rdzenia i jest podatny na wysoką gęstość mocy. W związku z tym lasery światłowodowe charakteryzują się wyższą wydajnością konwersji, niższym progiem, większym wzmocnieniem i węższą szerokością linii, a także różnią się od światłowodów. Straty sprzężenia są niewielkie. 3. Ze względu na dobrą elastyczność światłowodów, lasery światłowodowe są małe i elastyczne, kompaktowe, ekonomiczne i łatwe do integracji w systemach. 4. Światłowód charakteryzuje się również szerokim zakresem regulacji parametrów i selektywnością, co pozwala na uzyskanie szerokiego zakresu regulacji, dobrej dyspersji i stabilności.
Klasyfikacja laserów światłowodowych:
1. Laser światłowodowy domieszkowany pierwiastkami ziem rzadkich
2. Pierwiastki ziem rzadkich domieszkowane w obecnie stosunkowo dojrzałych, aktywnych włóknach optycznych: erb, neodym, prazeodym, tul i iterb.
3. Podsumowanie lasera z rozpraszaniem Ramana stymulowanym włóknem: Laser światłowodowy to zasadniczo konwerter długości fali, który może przekształcić długość fali pompującej na światło o określonej długości fali i wygenerować je w postaci lasera. Z fizycznego punktu widzenia, zasada generowania wzmocnienia światła polega na dostarczeniu materiałowi roboczemu światła o długości fali, którą może on absorbować, aby materiał roboczy mógł efektywnie absorbować energię i zostać aktywowany. Dlatego, w zależności od materiału domieszkującego, odpowiednia długość fali absorpcji jest również różna, a wymagania dotyczące długości fali światła pompującego również są różne.
2.3 Laser półprzewodnikowy
Laser półprzewodnikowy został pomyślnie wzbudzony w 1962 roku i osiągnął ciągłą moc wyjściową w temperaturze pokojowej w 1970 roku. Później, po udoskonaleniach, opracowano lasery z podwójnym heterozłączem i diody laserowe o strukturze paskowej (diody laserowe), które są szeroko stosowane w komunikacji światłowodowej, dyskach optycznych, drukarkach laserowych, skanerach laserowych i wskaźnikach laserowych (wskaźniki laserowe). Są one obecnie najczęściej produkowanymi laserami. Zaletami diod laserowych są: wysoka sprawność, niewielkie rozmiary, lekkość i niska cena. W szczególności sprawność typu z wieloma studniami kwantowymi wynosi 20~40%, a typu PN również osiąga kilka 15%~25%. Krótko mówiąc, wysoka sprawność energetyczna jest jego największą cechą. Ponadto jego ciągła długość fali wyjściowej obejmuje zakres od podczerwieni do światła widzialnego, a produkty z optycznym wyjściem impulsowym do 50 W (szerokość impulsu 100 ns) zostały również skomercjalizowane. Jest to przykład lasera, który jest bardzo łatwy w użyciu jako lidar lub źródło światła wzbudzającego. Zgodnie z teorią pasm energetycznych ciał stałych, poziomy energetyczne elektronów w materiałach półprzewodnikowych tworzą pasma energetyczne. Pasmo wysokoenergetyczne to pasmo przewodnictwa, pasmo niskoenergetyczne to pasmo walencyjne, a oba pasma rozdziela pasmo wzbronione. Gdy wprowadzone do półprzewodnika nierównowagowe pary elektron-dziura ulegają rekombinacji, uwolniona energia jest emitowana w postaci luminescencji, czyli luminescencji rekombinacyjnej nośników.
Zalety laserów półprzewodnikowych: małe rozmiary, mała waga, niezawodność, niskie zużycie energii, wysoka wydajność, itp.
2.4Laser YAG
Laser YAG, rodzaj lasera, jest matrycą laserową o doskonałych kompleksowych właściwościach (optyka, mechanika i termika). Podobnie jak w przypadku innych laserów stałych, podstawowymi składnikami laserów YAG są materiał roboczy lasera, źródło pompujące i wnęka rezonansowa. Jednakże ze względu na różne typy aktywowanych jonów domieszkowanych w krysztale, różne źródła pompujące i metody pompowania, różne struktury użytej wnęki rezonansowej i inne funkcjonalne urządzenia strukturalne, lasery YAG można podzielić na wiele typów. Na przykład, według kształtu fali wyjściowej, można je podzielić na laser YAG o fali ciągłej, laser YAG o powtarzalnej częstotliwości i laser impulsowy itp.; według długości fali roboczej można je podzielić na laser YAG o długości 1,06 μm, laser YAG o podwojonej częstotliwości, laser YAG z przesuniętą częstotliwością 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, lasery YAG dzielą się na lasery prętowe i płytowe; ze względu na moc wyjściową, lasery dużej mocy można podzielić na lasery małej i średniej mocy. Lasery YAG itp.
Wycinarka laserowa YAG rozprasza, odbija i skupia impulsową wiązkę laserową o długości fali 1064 nm, a następnie emituje i nagrzewa powierzchnię materiału. Ciepło z powierzchni przenika do wnętrza materiału poprzez przewodnictwo cieplne, a szerokość, energia, moc szczytowa i powtarzalność impulsu laserowego są precyzyjnie kontrolowane cyfrowo. Częstotliwość i inne parametry umożliwiają natychmiastowe stopienie, odparowanie i odparowanie materiału, umożliwiając cięcie, spawanie i wiercenie po ustalonych trajektoriach za pośrednictwem systemu CNC.
Cechy: Ta maszyna charakteryzuje się dobrą jakością wiązki, wysoką wydajnością, niskim kosztem, stabilnością, bezpieczeństwem, większą precyzją i wysoką niezawodnością. Integruje cięcie, spawanie, wiercenie i inne funkcje w jednym, co czyni ją idealnym precyzyjnym i wydajnym, elastycznym urządzeniem do obróbki. Duża prędkość obróbki, wysoka wydajność, dobre korzyści ekonomiczne, małe szczeliny o prostych krawędziach, gładka powierzchnia cięcia, duży stosunek głębokości do średnicy i minimalny stosunek kształtu do szerokości odkształceń termicznych, a także może być obrabiana na różnych materiałach, takich jak twarde, kruche i miękkie. Nie ma problemu zużycia lub wymiany narzędzi podczas obróbki, a także nie ma zmian mechanicznych. Jest łatwa do zrealizowania automatyzacji. Może realizować obróbkę w specjalnych warunkach. Wydajność pompy jest wysoka, do około 20%. Wraz ze wzrostem wydajności zmniejsza się obciążenie cieplne ośrodka laserowego, co znacznie poprawia wiązkę. Ma długą żywotność, wysoką niezawodność, niewielkie rozmiary i lekkość i nadaje się do zastosowań miniaturyzacyjnych.
Zastosowanie: Nadaje się do cięcia, spawania i wiercenia laserowego materiałów metalowych, takich jak stal węglowa, stal nierdzewna, stal stopowa, aluminium i jego stopy, miedź i jego stopy, tytan i jego stopy, stopy niklu i molibdenu oraz inne materiały. Szeroko stosowany w lotnictwie, przemyśle kosmicznym, zbrojeniowym, okrętowym, petrochemicznym, medycznym, pomiarowym, mikroelektronicznym, motoryzacyjnym i innych gałęziach przemysłu. Pozwala to nie tylko na poprawę jakości przetwarzania, ale także na zwiększenie wydajności pracy; laser YAG może również zapewnić dokładną i szybką metodę badań naukowych.
W porównaniu do innych laserów:
1. Laser YAG może pracować zarówno w trybie impulsowym, jak i ciągłym. Jego wyjście impulsowe pozwala na uzyskanie krótkich i ultrakrótkich impulsów dzięki technologii Q-switching i blokady modów, co zwiększa zakres przetwarzania lasera w porównaniu z laserami CO2.
2. Długość fali wyjściowej wynosi 1,06 um, co jest dokładnie o rząd wielkości mniej niż długość fali lasera CO2 wynosząca 10,06 um, dzięki czemu charakteryzuje się wysoką wydajnością sprzężenia z metalem i dobrą wydajnością przetwarzania.
3. Laser YAG ma zwartą konstrukcję, jest lekki, łatwy i niezawodny w użyciu oraz wymaga niewielkiej konserwacji.
4. Laser YAG można sprzężyć ze światłowodem. Dzięki systemowi multipleksowania z podziałem czasu i mocy, jedna wiązka laserowa może być łatwo przesyłana do wielu stacji roboczych lub zdalnych, co zwiększa elastyczność obróbki laserowej. Dlatego przy wyborze lasera należy wziąć pod uwagę różne parametry i własne potrzeby. Tylko w ten sposób laser może osiągnąć maksymalną wydajność. Impulsowe lasery Nd:YAG firmy Xinte Optoelectronics nadają się do zastosowań przemysłowych i naukowych. Niezawodne i stabilne impulsowe lasery Nd:YAG zapewniają impuls o energii do 1,5 J przy długości fali 1064 nm i częstotliwości repetycji do 100 Hz.
Czas publikacji: 17 maja 2024 r.
