На початку 2009 року люди в галузі переробки матеріалів почали дивитись на імпульсні лазери, які можуть забезпечити високу пікову потужність, і безперервні лазери з більш високим рівнем потужності. Пікова потужність таких лазерів зазвичай може досягати 3 кВт, а середня потужність - 300 Вт. Стрибки технології призвели до підвищення пікової та середньої потужності. Сьогодні були введені пікові потужності до 20 кВт, середня потужність 2 кВт та безперервні лазерні надпотужні потужності. Постійне оновлення потужності підштовхнуло волоконний лазер до етапу обробки космічних апаратів.
У порівнянні з традиційними Nd: YAG-лазерами, волокна-лазери значно покращили ефективність електрооптичного перетворення та яскравість променя (одномодовий або низькорозрядний режим роботи) і не потребують попереднього нагрівання. При зміні потужності, чи то плоский верхній режим (як показано на малюнку) (1)), чи Гауссовий режим, точковий діаметр завжди залишається стабільним, в той же час частота імпульсів більша, і в режимі реального часу регулювання параметрів сильніше. Оскільки волокнистий лазер використовує один випромінювач для збудження, він має якісний стрибок щодо надійності, стабільності електроенергії та гнучкості порівняно з лазерами флеш-насосів.
З огляду на гнучкі та різноманітні методи застосування волоконних лазерів, не тільки їх можна встановити як нові машини, але також можна модернізувати існуючі виробничі лінії, тому вони займають все більшу частку ринку. Усі попередні виробничі системи, що використовують лазери Nd: YAG, можна перетворити на волокна з волокнами.
Бурові потреби в авіації
Аерокосмічна промисловість, безсумнівно, є іншою галуззю, яка отримала велику користь від лазерних волокон. У сучасній авіаційній галузі турбінний двигун може мати мільйони отворів, які в основному використовуються, щоб допомогти пристрою своєчасно розсіювати тепло під час роботи. Товщина, кут, діаметр і форма отворів різняться. У галузі застосування аерокосмічного буріння новий волоконний лазер - це швидший, гнучкіший, стабільніший і економічно вигідніший варіант.
Існують два основні способи виготовлення отворів для охолодження авіаційних пристроїв: один - використовувати декілька імпульсів для формування свердловин відповідно до необхідної діафрагми (імпульсне буріння); інша - використовувати невеликі плями для переміщення балки в круговому діапазоні, щоб утворити свердлильний отвір (Socket). В цілому розетка повільніше, але форма досконаліша. У деяких програмах можна вибрати лише отвори для рукавів. Ці отвори зазвичай мають діаметр 0,015-0,030 дюйма. В авіаційному полі також існує особлива вимога до буріння, що є вентиляційним отвором, який з'єднує дірку, що обмежує струм. Ці вентиляторні отвори - вихід повітря, що охолоджує, мета - перенаправити той же потік повітря на більшу площу для досягнення кращого охолоджуючого ефекту. В даний час в основному існують такі процеси отримання вентиляторних отворів: перший - це невеликий точковий Q-перемикач лазера + сканер. Сканер використовується для сканування форми на виході з отвору. Використання цього методу для обробки вентиляторного отвору вимагає роботи двох машин окремо. Другий метод - зменшити розмір плями, щоб створити конус, а потім використовувати CNC вкладення, але цей спосіб набагато повільніше, ніж "двоступеневий метод", оснащений сканером; Третій спосіб полягає у використанні технології буріння EDM та додаванні вентиляторного отвору після формування отвору обмеження. Дуже важливо уникати лущення термічного бар'єрного покриття під час буріння вентиляторного отвору, і більшість пристроїв зараз мають теплоізоляційне покриття.
Обладнання для повітряного буріння - волокна-волокна
У порівнянні з імпульсними лазерами Nd: YAG, переваги волокон волокон очевидні. По-перше, джерелом насоса волокна волокна є діод, а не спалах, тому він може сформувати ідеальну квадратну хвилю. По-друге, лазер Nd: YAG за допомогою флеш-насоса сповільнює, тому частина енергії лазера завжди нижче порогу випаровування цільової області. Ця частина енергії розплавить матеріал і призведе до того, що покриття теплового бар'єра відшаровується. Для задоволення технічних характеристик шару перезарядки період імпульсу повинен бути менше 1 мс. У цьому плані волокна з волокон мають абсолютну перевагу, оскільки вони можуть генерувати квадратні хвилі форми хвиль, тому використання імпульсів 10 мс може відповідати вимогам авіаційного обладнання для перероблення та розтріскування специфікацій.
Для прикладу використовуємо камеру згоряння. При використанні імпульсного буріння камера згоряння буде обертатися кілька разів одночасно в процесі буріння. У цьому випадку потрібно 5 імпульсів для просвердлювання, а ще 2 імпульси використовуються для формування вентиляційного отвору. Зазвичай максимальна частота повторення цього лазера становить 10 імпульсів / секунду. Волоконний лазер може утворювати вентиляційний отвір з довгим імпульсом. Якщо використовується той самий період імпульсу та енергія імпульсу, що і лазер Nd: YAG, швидкість може досягати 10 разів перевищує початкову. Будь то один або два довгих імпульси чи кілька імпульсів, можна отримати однакову якість буріння. Крім того, волоконний лазер також може регулювати період імпульсу під час і після буріння, а не використовувати багаторазові імпульси весь час, що вигідно, щоб уникнути пошкодження організму.
Характерним для лазерного щебеневого волокна є те, що він може виводити в режимі плоского верху, а лазер Nd: YAG - приблизно в гауссовому режимі. Тому завдяки режиму з плоским верхом вся енергія першого перевищує поріг випаровування, тоді як значна частина останнього знаходиться нижче порогової. Дослідження показали, що для досягнення однакового ефекту буріння в тих же умовах волоконним лазерам потрібно менше енергії. Причина - квадратна хвиля + плоский верхній режим. Саме завдяки цій характеристиці волокна-лазери ефективніші при бурінні та менш термічно пошкоджуються. При менших термічних пошкодженнях покращиться як лущення покриття, так і оновлення.
Однією з причин, чому Nd: YAG-лазери привернули багато уваги, є унікальні властивості дивергенції променів. Розмір плями можна змінювати зі збільшенням або зменшенням потужності. Поки фокус переорієнтований, потрібна діафрагма може бути досягнута. Деякі лазери Nd: YAG інтегрують внутрішній фокусуючий телескоп для зміни кута розбіжності променя, але це регулювання вимагає високого ступеня професіоналізму оператора, трудомістких та правильних параметрів, тому багато людей не оптимістичні для цього методу. У цей момент волоконний лазер - якраз навпаки. Оскільки його фокусуюча форма ідеально кругла, вона не змінюватиметься, коли потужність збільшується чи зменшується, і якщо в систему помістити масштабований телескоп, він зможе прямо змінити розмір фокусного місця під час польотного буріння. Діапазон зазвичай 3-1.
Гнучкість волоконних лазерів набагато вище, ніж у лазерів Nd: YAG. Це головним чином через те, що колишні діоди з високою реакцією можуть змінювати період імпульсу та рівень потужності під час буріння в польоті, дозволяючи операторам використовувати різні рівні потужності та періоди імпульсу для створення потрібної послідовності імпульсів. Наприклад, почніть з низької потужності, короткого імпульсу, а потім збільшуйте потужність та імпульс у послідовності, виходячи з конкретних вимог до буріння. Оскільки волокна-лазери можуть забезпечити високу пікову потужність у діапазоні кВт, регулюючи розмір плями та період імпульсу (до 10 мкс), достатньо лише однієї машини.
При використанні гільзової технології швидкість обробки волоконного лазера може досягати 10 разів, ніж імпульсного лазера Nd: YAG, накачаного лампою. Мало того, що волоконний лазер також може бути перетворений на постійну потужність до 2 кВт при бурінні в польоті для досягнення швидкісного різання. Для деяких конструкцій згоряння цю кількість можна додатково збільшити. Підсумовуючи, імпульсні волокна-лазери ідеально підходять для різання більш товстих плит і швидкого застосування буріння.
