В началото на 2009 г. хората в индустрията за обработка на материали започнаха да разглеждат импулсни лазери, които могат да осигурят висока пикова мощност, и непрекъснати лазери с по-високи нива на мощност. Пиковата мощност на такива лазери обикновено може да достигне 3 kW, а средната мощност е 300 W. Скоковете в технологията доведоха до по-висока пикова и средна мощност. Днес бяха въведени пикови мощност до 20kW, средна мощност от 2kW и ултра-мощни непрекъснати лазери. Непрекъснатото актуализиране на мощността избута лазерния фибри до етапа на обработка на аерокосмическите устройства.
В сравнение с традиционните Nd: YAG лазери, фибровите лазери значително подобряват ефективността на електрооптичната конверсия и яркостта на лъча (едномодов или ниско битов режим) и не изискват предварително нагряване. Когато мощността се промени, независимо дали става дума за плосък режим (както е показано на фигурата) (1)) или Гауссов режим, диаметърът на точката винаги остава стабилен, в същото време честотата на импулсите е по-висока и настройката на параметрите в реално време е по-силна. Тъй като влакнестият лазер използва един емитер, за да възбуди, той има качествен скок по отношение на надеждността, стабилността на мощността и гъвкавостта в сравнение с лазерите за флаш помпи.
С оглед на гъвкавите и разнообразни методи за приложение на влакна лазери, не само те могат да бъдат инсталирани като нови машини, но и съществуващите производствени линии могат да бъдат модернизирани, така че те заемат все повече пазарни дялове. Всички предишни производствени системи, използващи Nd: YAG лазери, могат да бъдат преобразувани в лазерни влакна.
Нуждите от сондаж в авиацията
Аерокосмическата промишленост несъмнено е друга индустрия, която се е възползвала значително от лазерните влакна. В настоящата авиационна индустрия, турбинният двигател може да има толкова милиони дупки, които се използват главно, за да помогнат на устройството да разсейва топлината своевременно по време на работа. Дебелината, ъгълът, диаметърът и формата на отворите варират. В областта на аерокосмическите сондажни приложения, новият лазер за влакна е по-бърз, по-гъвкав, по-стабилен и по-икономичен вариант.
Има два основни начина за създаване на отвори за охлаждане на авиационните устройства: един е да се използват множество импулси за формиране на отвори за пробиване в съответствие с необходимия отвор (импулсно пробиване); другото е да се използват малки петна, за да се движи гредата в кръгъл диапазон, за да се образува пробивна дупка (Socket). Като цяло гнездото е по-бавно, но формата е по-съвършена. В някои приложения могат да се избират само отвори за втулки. Тези дупки обикновено имат диаметър 0,015-0,030 ин. В авиационното поле има и специално изискване за сондиране, което представлява вентилаторен отвор, който свързва отвора за ограничаване на тока. Тези вентилаторни отвори са изходът на охлаждащия въздух, като целта е да се пренасочи същия въздушен поток към по-голяма площ, за да се постигне по-добър охлаждащ ефект. Понастоящем има главно следните процеси за производство на вентилаторни отвори: първият е малък точков Q-превключен лазер + скенер. Скенерът се използва за сканиране на формата на изхода на отвора. Използването на този метод за обработка на вентилаторен отвор изисква две машини да работят отделно. Вторият метод е да се намали размерът на мястото, за да се създаде конус, и след това да се използва CNC влагане, но този метод е много по-бавен от "двустепенния метод", оборудван със скенер; Третият метод е да се използва технология за сондиране EDM и след оформянето на ограничителния отвор да се добави вентилаторен отвор. Много е важно да се избягва отлепването на покритието с термична бариера при пробиване на вентилаторен отвор, а повечето устройства вече имат покритие с термична бариера.
Приложения за въздушно сондиране - лазерни влакна
В сравнение с импулсните лазери Nd: YAG, предимствата на лазерните влакна са очевидни. Първо, източникът на помпата на влакното от лазер е диод, а не светкавица, така че може да образува перфектна квадратна вълна. Второ, лазерът Nd: YAG с помощта на флашка помпа се забавя, така че част от лазерната енергия винаги е под прага на изпаряване на целевата зона Тази част от енергията ще разтопи материала и ще причини отлепването на термичната бариера. За да отговаря на спецификациите на преработения слой, импулсният период трябва да бъде по-малък от 1 ms. В това отношение влакните с лазер имат абсолютно предимство, тъй като могат да генерират квадратни вълнови форми, така че използването на импулси от 10 ms може да отговори на изискванията на авиационното оборудване за спецификации за преработка и напукване.
Като пример използваме горивна камера. Когато използвате импулсно сондиране, горивната камера ще се върти няколко пъти едновременно по време на процеса на пробиване. В този случай са необходими 5 импулса за пробиване и още 2 импулса се използват за образуване на дупка във формата на вентилатор. Обикновено максималната честота на повторение на този лазер е 10 импулса / секунда. Влакнестият лазер може да образува вентилаторен отвор с дълъг импулс. Ако се използва същия период на пулс и импулсна енергия като Nd: YAG лазера, скоростта може да достигне 10 пъти повече от оригиналната. Независимо дали са единични или два дълги или няколко импулса, може да се получи едно и също качество на пробиване. В допълнение, фибро лазерът може да регулира периода на пулса по време и след пробиване, вместо да използва многократни импулси през цялото време, което е от полза, за да се избегне увреждане на тялото.
Характеристиката на лазерния чифт влакно е, че той може да извежда в плосък режим, докато Nd: YAG лазерът е приблизително гауссов режим. Следователно, благодарение на режима с плосък плот, цялата енергия на първия надвишава прага на изпаряване, докато значителна част от втората е под прага. Проучванията показват, че за да постигнат същия ефект на пробиване при едни и същи условия, лазерните влакна се нуждаят от по-малко енергия. Причината е квадратна вълна + плосък горен режим. Именно поради тази характеристика лазерните влакна са по-ефективни при пробиване и по-малко термично увредени. С по-малко термични повреди, както пилингът на покритието, така и преработката ще се подобрят.
Една от причините Nd: YAG лазерите да привлекат много внимание са уникалните свойства на разминаване на лъчите. Размерът на петна може да бъде променен с увеличаване или намаляване на мощността. Докато фокусът е пренасочен, нужната бленда може да бъде постигната. Някои Nd: YAG лазери интегрират вътрешен фокусиращ телескоп, за да променят ъгъла на дивергенция на лъча, но тази настройка изисква висока степен на професионализъм на оператора, отнема време и правилни параметри, така че много хора не са оптимистични Този метод. В този момент влакното с лазер е точно обратното. Тъй като фокусиращата му форма е идеално кръгла, тя няма да се промени при увеличаване или намаляване на мощността и ако в системата бъде поставен мащабируем телескоп, той ще може директно да променя размера на фокусното място по време на полетното сондиране. Диапазонът обикновено е 3-1.
Гъвкавостта на лазерните влакна е много по-висока от тази на Nd: YAG лазерите. Това се дължи главно на това, че биодите с висок отзвук на бившия отзвук могат да променят периода на импулса и нивото на мощност по време на пробиване на полета, което дава възможност на операторите да използват различни нива на мощност и периоди на импулси, за да създадат желаната импулсна последователност. Например, започнете с ниска мощност, къс импулс и след това увеличете мощността и импулса в последователност въз основа на специфични изисквания за пробиване. Тъй като влакните лазери могат да осигурят висока пикова мощност в диапазона на kW, като същевременно коригират размера на точката и периода на импулс (до 10 μs), само една машина е достатъчна.
При използване на технологията на втулката скоростта на обработка на влакна с лазер може да достигне 10 пъти по-голяма от импулсния лазер Nd: YAG с изпомпване на лампата. Не само това, влакното лазер може да се преобразува в непрекъсната мощност до 2kW при пробиване в полет, за да се постигне високоскоростно рязане. За някои проекти на горива този номер може да бъде допълнително увеличен. В обобщение, импулсните влакна лазери са идеални за рязане на по-дебели плочи и високоскоростни приложения за пробиване.
